Relatório de bancada de bombas

UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS

FACULDADE DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECNICA

RELATRIO III EXPERIMENTOS EM CURVAS DE BOMBAS TIPO:

CENTRFUGA, TURBINA E SUBMERSA

MANAUS-AM/2014

UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS

FACULDADE DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECNICA

Jairo Wilson Souza da Silva 20903782

RELATRIO II EXPERIMENTOS EM CURVAS DE BOMBAS TIPO:

CENTRFUGA, TURBINA E SUBMERSA

MANAUS-AM/2014

Trabalho apresentado

Universidade Federal do

Amazonas, como parte do

critrio de avaliao da

disciplina Laboratrio de

Sistemas Trmicos sob

orientao do Prof. Nilton

Pereira.

1. INTRODUO

Bombas so equipamentos que quando ativos e associados a um

conjunto de condutos so capazes de elevar (recalcar) a gua de uma fonte at

um reservatrio elevado. Tambm so utilizadas para aumentar a vazo

durante horrios de pico e at mesmo para o transporte de outros lquidos que

no a gua, como os derivados do petrleo.

Utilizamos no experimento bombas tipo: centrifuga, turbina e submersa

cujos rendimentos podem ser medidos pela razo entre a potncia fornecida

pela bomba gua (potncia hidrulica) e a potncia fornecida pelo motor

bomba (potncia mecnica).

Cada bomba possui sua curva caracterstica, que relaciona Hman e Q,

representando assim a energia cedida pela bomba ao fluido em funo da

vazo bombeada.

1.1. BOMBAS UTILIZADAS NO EXPERIMENTO

1.1.1. BOMBA CENTRFUGA

Bomba onde a energia hidrulica gerada pela rotao do rotor,

impulsionando o lquido pela ao da fora centrfuga. Esse modelo alm de

atingir uma grande vazo, tambm consegue alcanar altos ndices de altura

manomtrica. O lquido entra no bocal de suco e, logo em seguida, no centro

de um dispositivo rotativo conhecido como impulsor, que ao girar, imprime

uma rotao ao lquido situado nas cavidades entre as palhetas externas,

proporcionando-lhe uma acelerao centrfuga. Como as lminas do impulsor

so curvas, o fluido impulsionado nas direes radial e tangencial pela fora

centrfuga.

1.1.2. BOMBA SUBMERSA

Bomba submersa uma bomba centrfuga de mltiplos estgios

acoplada a um motor eltrico capaz de funcionar submerso na gua. Dentre as

vantagens da Bomba Submersa, a principal no precisar de um longo eixo de

acionamento, exigido pelas bombas comuns. So menos afetadas por desvios

de verticalidade e desalinhamento do poo, alm de no ser necessrio

construir uma casa de bomba, resultando assim num produto mais econmico.

1.1.3. BOMBA TIPO TURBINA

A bomba turbina possui um rotor de bronze que desenvolve energia de

presso pela recirculao do lquido numa srie de palhetas giratrias. Este

rotor da bomba turbina um disco macio com grande nmero de pequenas

palhetas radiais dispostas dos dois lados do disco, que sofre um

adelgaamento.

2. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL GERAL

a. Em qualquer experimento, antes de acionar o motor eltrico,

certifique-se que:

A bomba correta foi selecionada;

O motor est corretamente acoplado;

A vlvula gaveta est aberta;

H gua suficiente no reservatrio;

b. Encher o reservatrio inferior;

c. Realizar as tomadas das de presso ao manmetro escolhido e

ao vacumetro;

d. Realizar a escorva da bomba pelo reservatrio plstico acoplado

e fechar a vlvula de esfera de escorva;

e. Acionar a bomba atravs do painel eltrico e selecionar a

velocidade desejada com o potencimetro no painel eltrico;

f. Abrir vagarosamente a vlvula gaveta acompanhando as

medidas;

Presso de recalque;

Presso de suco;

Velocidade da bomba;

Torque aplicado;

g. Repetir para as quatro bombas, lembrando-se de desligar o motor

quando for rocar de bomba;

h. Ao finalizar o experimento, desligar o motor;

3. MATERIAIS UTILIZADOS

01 Reservatrio inferior em ao carbono;

01 reservatrio superior em ao carbono para medida da vazo;

01 vlvula de ajuste de vazo;

01 vlvula de alivio de presso ajustada em 4 Bar;

04 vlvulas de esfera para seleo da bomba sob ensaio;

01 bomba centrfuga marca Thebe;

01 bomba de engrenagens marca Edral;

01 bomba submersa marca Ferrari;

01 bomba tipo turbina marca Beck;

Dinammetro para medida do torque;

Cronometro;

Painel de operaes;

4. MONTAGEM DO SISTEMA

5. CURVAS DE UMA BOMBA CENTRFUGA

5.1. OBJETIVO

Obter a curva de funcionamento de uma bomba centrifuga operando em

velocidade constante.

5.2. INTRODUO

A curva mais comum e utilizada em dimensionamento de bombas

curva Altura Manomtrica (Hman) versus Vazo (Q), que obtida com o rotor

operando em velocidade constante (n).


centrfugas curva Altura Manomtrica (Hman) versus Vazo (Q), que obtida

com o rotor operando em velocidade constante (n).

Neste caso esto sendo desprezadas as perdas de carga os trechos de

tubulao entre a sada da bomba e o ponto de medida de presso.

Se a presso na suco for desprezvel, a elevao da bomba, a

elevao da bomba poder ser considerada como a presso indicada no

manmetro de Bourdon.

A potencia hidrulica transferia ao fluido obtida pela relao:

Phidraulica = Hman . Q

Onde: Presso manomtrica = Hman em Pa

Vazo = Q em m3/s

O torque aplicado pelo motor da bomba calculado pelo produto da

fora pelo brao. O brao a distancia entre o centro do eixo do motor at o

ponto de aplicao da fora na clula de carga.

O indicador de torque j tem todas as equaes e mostra o torque

transmitido diretamente no indicador digital em N.cm.

A potncia mecnica absorvida pela bomba obtido pela relao:

Pmecanica = T.

Onde: Torque T em Nm

Velocidade em rad/s

O rendimento obtido pela relao entre a potncia hidrulica transferia

ao fluido e a potncia mecnica entregue pelo motor da bomba.

= Phidraulica / Pmecanica

5.3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL REALIZADO

Instalar o motor com dinammetro na bomba centrifuga

verificando seu perfeito acoplamento;

Manobrar as vlvulas de esferas, deixando somente a

vlvula na tubulao de suco e a vlvula na tubulao de

recalque da bomba centrifuga aberta;

Abrir a vlvula de esvaziamento do reservatrio superior;

Utilizar o reservatrio superior cronometrando o tempo de

enchimento determinado (a vazo ser determinada pelo

volume coletado e o tempo);

Abrir a vlvula de gaveta totalmente e ligar o motor eltrico,

ajustando a rotao desejada pelo potencimetro no painel

frontal, acompanhando o indicador de velocidade;

Ir atuando sobre a vlvula de gaveta, fechando-a de forma

a causar uma reduo de vazo e realizar as medidas;

Repetir o procedimento algumas vezes para que se possa

gerar a curva da bomba;

5.4. ANALISE DOS DADOS PARA BOMBA CENTRIFUGA

Ao fim do experimento, podemos obter os seguintes dados e resultados:

0

2

4

6

8

10

12

0,000 0,500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000Dif

eren

cial

de

Pre

sso

(m

)

Vazo (m3/h)

Curva Experimental da Bomba Centrfuga

Curva da bomba rotao de 2000 rpm Curva da bomba rotao de 2500 rpm

Altura Tempo Vazo Hsuc. Hrec. H Vel. Rotao Torque POT MECNICA POT HIDRULICA EFICINCIA

(mm) (s) (m3/h) (MCA) (MCA) (m) (rpm) (N.cm) (W) (W) %

80 8,1 2,844 0 4 4 2000 44 92,15338451 30,97284198 33,61009707

60 11,35 1,522 0 6 6 2000 34 71,20943348 24,86696234 34,92088214

60 28,5 0,606 0 7 7 2000 27 56,54866776 11,55368513 20,43140111

80 9,15 2,518 0 5 5 2000 42 87,9645943 34,27322679 38,9625247

100 7,64 3,770 0 6 6 2500 75 196,3495408 61,57068555 31,35769266

80 7,83 2,943 0 8 8 2500 68 178,0235837 64,08174204 35,99620944

60 11,02 1,568 0 10 10 2500 52 136,1356817 42,68602882 31,35550379

30 24,43 0,354 0 11 11 2500 37 96,86577349 10,59025873 10,93292124

BOMBA CENTRFUGA

6. CURVAS DE UMA BOMBA TIPO TURBINA

6.1. OBJETIVO

Obter a curva de funcionamento de uma bomba tipo turbina operando

em velocidade constante.

6.2. INTRODUO




0

20

40

60

80

0,000 0,500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000

Po

tn

cia

Hid

ru

lica

(W)

Vazo (m3/h)

Grfico Experimental Potncia Hidraulica X Vazo Bomba Centrfuga

Rotao de 2000 rpm Rotao de 2500 rpm

0

20

40

60

0,000 0,500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000

Efic

in

cia

(%)

Vazo (m3/h)

Grfico Experimental Eficincia X Vazo Bomba Centrfuga













Vazo = Q em m3/s







Pmecanica = T.


Velocidade em rad/s





Instalar o motor com dinammetro na bomba tipo turbina
















6.4. ANLISE DOS DADOS PARA BOMBA TIPO TURBINA



100 17,64 1,633 0 2 2 1500 39 61,26105675 8,8888896 14,50985352

60 13,56 1,274 0 4 4 1500 48 75,39822369 13,8761073 18,4037589

50 16,85 0,855 0 6 6 1500 58 91,10618695 13,95845809 15,32108692

50 31,7 0,454 0 8 8 1500 67 105,2433539 9,892745271 9,399876481

80 10,03 2,297 0 3 3 2000 60 125,6637061 18,75972234 14,92851271

80 13,54 1,702 0 6 6 2000 78 163,362818 27,79320754 17,01317833

40 8,71 1,323 0 9 9 2000 90 188,4955592 32,40413577 17,19092795

40 19,59 0,588 0 12 12 2000 107 224,100276 19,20980246 8,571967336

BOMBA TIPO TURBINA

0

2

4

6

8

10

12

14

0,000 0,500 1,000 1,500 2,000 2,500

Dif

eren

cial

de

Pre

sso

(m

)

Vazo (m3/h)

Curva Experimental da Bomba Tipo Turbina

Curva da bomba rotao de 1500 rpm Curva da bomba rotao de 2000 rpm

7. CURVAS DE UMA BOMBA SUBMERSA

7.1. OBJETIVO

Obter a curva de funcionamento de uma bomba submersa operando em

velocidade constante.

0

5

10

15

20

25

30

35

0,000 0,500 1,000 1,500 2,000 2,500

Po

tn

cia

Hid

ru

lica

(W)

Vazo (m3/h)

Grfico Experimental Potncia Hidraulica X Vazo Bomba Tipo Turbina


0

5

10

15

20

0,000 0,200 0,400 0,600 0,800 1,000 1,200 1,400 1,600 1,800

Efic

in

cia

(%)

Vazo (m3/h)

Grfico Experimental Eficincia X Vazo Bomba Tipo Turbina


7.2. INTRODUO















Vazo = Q em m3/s







Pmecanica = T.


Velocidade em rad/s





Instalar o motor com dinammetro na bomba tipo turbina
















7.4. ANLISE DOS DADOS PARA BOMBA SUBMERSA



100 17,28 1,667 0 2 2 2500 118 308,9232776 9,0740748 2,937323102

120 24,08 1,435 0 3 3 2500 113 295,8333082 11,72093117 3,962005239

140 38,48 1,048 0 4 4 2500 107 280,1253449 11,40956432 4,07302107

160 64,09 0,719 0 5 5 2500 99 259,1813939 9,786238886 3,775826165

80 78,17 0,295 0 6 6 2500 93 243,4734307 4,81412345 1,9772685

100 21,97 1,311 0 1,5 1,5 2000 80 167,5516082 5,352754183 3,194689828

80 20,31 1,134 0 2 2 2000 77 161,2684229 6,176268342 3,829806376

60 23,4 0,738 0 3 3 2000 69 144,5132621 6,030769713 4,173160046

20 29,075 0,198 0 4 4 2000 65 136,1356817 2,15717988 1,584580805

60 11,89 1,453 0 1,8 1,8 2250 92 216,7698931 7,121278955 3,285178976

60 17,11 1,010 0 3 3 2250 85 200,2765317 8,247808959 4,118210402

30 13,51 0,640 0 4 4 2250 81 190,8517537 6,963731127 3,648764547

10 11 0,262 0 5 5 2250 77 181,4269757 3,563636649 1,964226452

BOMBA SUBMERSA

0

2

4

6

8

0,000 0,200 0,400 0,600 0,800 1,000 1,200 1,400 1,600 1,800

Dif

eren

cial

de

Pre

sso

(m

)

Vazo (m3/h)

Curva Experimental da Bomba Submersa

Curva da bomba rotao de 2000 rpm



0

2

4

6

8

10

12

14

0,000 0,200 0,400 0,600 0,800 1,000 1,200 1,400 1,600 1,800

Po

tn

cia

Hid

ulic

a (W

)

Vazo (m3/h)

Grfico Experimental Potncia Hidraulica X Vazo Bomba Submersa

Rotao de 2000 rpm Rotao de 2250 rpm Rotao de 2500 rpm

0

1

2

3

4

5

0,000 0,200 0,400 0,600 0,800 1,000 1,200 1,400 1,600 1,800

Efic

in

cia

(%)

Vazo (m3/h

Grfico Experimental Eficincia X Vazo Bomba Submersa

Rotao de 2000 rpm Rotao de 2250 rpm Rotao de 2500 rpm

8. DADOS COMPARATIVOS DO PROGRAMA LABVIEW

8.1. BOMBA CENTRIFUGA

BOMBA CENTRFUGA

Altura Tempo Vazo Hsuc. Hrec. H Vel. Rotao Torque POT MECNICA

(mm) (s) (m3/h) (MCA) (MCA) (m) (rpm) (N.cm) (W)

80 8,1 2,844 0 4 4 2000 44 92,15338451

8.2. BOMBA TIPO TURBINA

PRESSO DE 2 MCA

76

78

80

82

84

86

88

90

92

94

10

:38

:53

10

:38

:57

10

:39

:01

10

:39

:05

10

:39

:09

10

:39

:13

10

:39

:17

10

:39

:21

10

:39

:25

10

:39

:29

10

:39

:33

10

:39

:37

10

:39

:41

10

:39

:45

10

:39

:49

Po

tn

cia

Me

cn

ica

Horas

Bomba Tipo Centrifuga

Potncia MecnicaFornecida pelo Labview

Potncia MecnicaReferncia



100 17,64 1,633 0 2 2 1500 39 61,26105675

BOMBA TIPO TURBINA

PRESSO DE 6 MCA

50

52

54

56

58

60

621

1:0

8:5

4

11

:08

:57

11

:09

:00

11

:09

:03

11

:09

:06

11

:09

:09

11

:09

:12

11

:09

:15

11

:09

:18

11

:09

:21

11

:09

:24

11

:09

:27

11

:09

:30

11

:09

:33

11

:09

:36

11

:09

:39

11

:09

:42

11

:09

:45

11

:09

:48

11

:09

:51

Po

tn

cia

Me

cn

ica

Horas

Bomba Tipo Turbina P2





80 13,54 1,702 0 6 6 2000 78 163,362818

BOMBA TIPO TURBINA

150

155

160

165

170

11

:27

:15

11

:27

:19

11

:27

:23

11

:27

:27

11

:27

:31

11

:27

:35

11

:27

:39

11

:27

:43

11

:27

:47

11

:27

:51

11

:27

:55

11

:27

:59

11

:28

:03

11

:28

:07

11

:28

:11

Po

tn

cia

Me

cn

ica

Horas

Bomba Tipo Turbina P6



8.3. BOMBA SUBMERSA

9. CONCLUSO

No experimento apresentado, foram demonstrados mecanismos para se

obter a curva de funcionamento de uma bomba tipo turbina, submersa e

centrifuga. De acordo com a analise, podemos observar um pequeno desvio no

padro das curvas adquiridas e o padro usados em catlogos dos fabricantes.

Isso. Esse desvio deve-se ao pequeno numero de pontos estudados.

No entanto o experimento atendeu as expectativas, promovendo a

interao entre estudantes e mais importante, correlacionando a teoria vista em

sala de aula com a pratica em laboratrio.



100 21,97 1,311 0 1,5 1,5 2000 80 167,5516082

BOMBA SUBMERSA

145

150

155

160

165

170

09

:35

:34

09

:35

:40

09

:35

:46

09

:35

:52

09

:35

:58

09

:36

:04

09

:36

:10

09

:36

:16

09

:36

:22

09

:36

:28

09

:36

:34

09

:36

:40

09

:36

:46

09

:36

:52

09

:36

:58

09

:37

:04

09

:37

:10

09

:37

:16

09

:37

:22

Po

tn

cia

Me

cn

ica

Horas

Bomba Tipo Submersa

Potncia MecnicaFornecida peloLabview


10. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

MACINTYRE, ARCHIBALD JOSEPH. Bombas e instalaes de

bombeamento. 2 Ed. Editora LTC. 1997

FOX, ROBERT W. PRITCHARD, PHIL J, e MCDONALD, ALAN T.

Introduo a Mecnica dos Fluidos. 6 Ed. Editora LTC. 2006.

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Relatório de bancada de bombas