INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO

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1 INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO Mecânica de Fluidos II 007/008 Laboratório de Turbomáquinas INSTRUÇÕES PARA A EXECUÇÃO DE ENSAIOS DE BOMBAS 1. INTRODUÇÃO O circuito hidráulico do banco de ensaio de bombas do Laboratório de Turbomáquinas do IST é constituído (conforme esquema apresentado na figura 1 que se junta em anexo) por dois reservatórios, e 3 ligados entre si por um tubo 4 e por um canal 5. A bomba 1 aspira água do reservatório 3 por intermédio duma conduta 6 (conduta de aspiração), e descarrega água para o canal por intermédio da conduta de compressão 7. Na extremidade do canal existe um descarregador 8 para medição de caudal (embora presentemente a medição do caudal seja feita por um medidor electromagnético montado na conduta de descarga, à saída da bomba). A bomba é accionada por um motor eléctrico de corrente contínua, podendo a sua velocidade ser regulada de forma contínua. As grandezas fundamentais que se podem medir no banco de ensaios de bombas são: Caudal Q, por intermédio dum medidor magnético com leitura digital; Binário ao veio L, por intermédio duma balança electrodinâmica com mostrador de ponteiro; Velocidade angular N, por meio de taquímetro de leitura digital cujo leitor e comando se encontram no armário de manobra; Pressão à entrada da bomba, por meio de um transdutor de pressão eléctrico com leitura digital ou de um manómetro de tipo Burdon; Pressão à saída da bomba, por meio de um transdutor de pressão eléctrico com leitura digital ou de um manómetro de tipo Burdon. O valor lido no transdutor de pressão digital deve ser multiplicado por um factor de para obtermos a pressão na saída da bomba. O banco de ensaios permite fazer variar independentemente e duma maneira contínua: A velocidade angular N, actuando na corrente fornecida ao motor; O caudal Q, manobrando uma válvula de cunha colocada na conduta de compressão da bomba. É ainda possível alterar a pressão de entrada na bomba actuando numa válvula de cunha existente na conduta de aspiração, para realizar ensaios de cavitação que não serão efectuados no âmbito da disciplina.

2 . MEDIÇÃO DO CAUDAL É feita por leitura digital (em litros/s) num medidor de caudal magnético colocado na conduta de compressão. 3. DETERMINAÇÃO DA ALTURA DE ELEVAÇÃO Por definição, a altura de elevação da bomba (energia mecânica recebida por unidade de peso de fluido circulante na bomba) é H = p p1 ρg V + V g 1 + z z, 1 em que os índices 1 e designam condições à entrada e à saída da bomba. O desnível entre as tomadas de pressão dos manómetros eléctricos é z z1 =15cm 4. BINÁRIO E POTÊNCIA AO VEIO A escala da balança de binário está graduada de tal modo que L( indicado na balança) N( rpm) P( CV ) = ou P(kW)= 1000 L ( indicado na balança) N( rpm) 1359 sendo P a potência em CV ou em kw. Isto significa que cada unidade da escala vale 7,03 N.m 5. RENDIMENTO Por definição, o rendimento da bomba é dado por η= ρgqh P em que ρ é a massa específica em kg/m 3, g = 9,8 m/s a aceleração da gravidade, Q o caudal volúmico em m 3 /s, H a altura de elevação em m de fluido circulante e,p a potência ao veio em W.

3 6. INDICAÇÕES PRÁTICAS PARA A UTILIZAÇÃO DO BANCO DE ENSAIOS 6.1 Destrancar a balança (a alavanca do travão encontra-se na base da balança, na face virada para a bomba). 6. Levar o ponteiro ao zero da escala, caso seja necessário, com o auxílio de uma das duas corrediças que estão por baixo da escala. 6.3 Acertar o zero dos transdutores de pressão. Para tal, verificar previamente que a instalação não contém água. Caso contrário, será necessário abrir a válvula do by-pass, permitindo a entrada do ar na conduta (abrir válvula junto ao manómetro da conduta de aspiração), de modo a que a tubagem não fique em sucção. 6.4 Abrir a válvula de cunha na conduta de compressão. 6.5 Pôr os dois manómetros em carga, para comparação com os transdutores de pressão. 6.6 Ferrar a bomba, abrindo a torneira vermelha junto à conduta de aspiração. Esta operação só deverá ser feita com a válvula de cunha aberta, para não danificar os manómetros. Não esquecer de fechar a torneira de ferra depois de a bomba estar ferrada (para evitar inundar o laboratório ). 6.7 Ligar a chave principal no armário de manobra (posição 1). 6.8 Pôr em funcionamento o grupo gerador através da selecção de rotação desejada utilizando o comando colocado no armário de manobra; 6.9 Ajustar a velocidade de rotação e o caudal e fazer as leituras. Terminadas estas: 6.10 Imobilizar o motor Desligar o grupo gerador. 6.1 Trancar a balança 6.13 Descarregar os manómetros Deixar aberta a válvula da conduta de compressão da bomba. Verificar que a torneira de ferra ficou fechada. 7. ENSAIO E RELATÓRIO Devem ser efectuados ensaios da bomba, um para cada velocidade de rotação. Em cada um dos dois ensaios, devem ser efectuadas medições para um número suficiente de valores do caudal (cerca de 10) para que se possa definir convenientemente a curva de altura de elevação e a de rendimento. É conveniente iniciar o ensaio com a válvula na conduta de compressão completamente aberta, obtendo-se então o caudal máximo (da bomba na instalação de ensaio). A partir daí, ir-se-á fechando a válvula, de modo a obterem-se pontos correspondentes a valores do caudal com intervalos aproximadamente iguais. Cada ponto deverá incluir a medição das seguintes grandezas: Pressão de aspiração p a = p 1, Pressão de compressão p c = p, Binário ao veio L, Caudal Q Velocidade de rotação N.

4 Para a discussão, cada grupo deverá apresentar no final do ensaio: As folhas de registo de medições e de cálculos; Os gráficos obtidos. São os seguintes gráficos pedidos: H=H(Q) para cada um dos valores da velocidade de rotação N (no mesmo gráfico) η=η(q) para cada um dos valores da velocidade de rotação N (no mesmo gráfico). gh Q = f 3 N D ND para as duas velocidades de rotação (no mesmo gráfico); η= F Q 3 ND para as duas velocidades de rotação (no mesmo gráfico). 8. DIMENSÕES - Diâmetro da secção de entrada da bomba: 0,080m - Diâmetro da secção de saída da bomba: 0,065m - Diâmetro exterior do rotor: 0,15m - Largura do rotor à saída: 0,0146m

5 9. VALORES DE REFERÊNCIA PARA COMPARAR COM OS DADOS DO ENSAIO N_rpm Q_l/s L_kp pa (bar) pc (bar)

6 Tomada de pressão de descarga Tomada de pressão de aspiração Figura 1 Esquema do circuito hidráulico do banco de ensaio da bomba.