2.ª Prática Bancada da Bomba Centrífuga

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1 1 2.ª Prática Bancada da Bomba Centrífuga OBJETIVO: 1. Por em operação os equipamentos instalados na Bancada da Bomba centrífuga. 2. Entender o funcionamento de um sistema de bombeamento de água. DATA: / /. Nome dos alunos: São Paulo Prof. Dr. Cesar da Costa

2 2 1. BANCADA DE BOMBA CENTRÍFUGA Esta bancada de simulação é composta por uma bomba centrífuga de 1, sendo acionada por um motor de 1,5 CV, movimentando água entre dois tanques, um situado na parte superior e outro na parte inferior, cada qual com uma capacidade de 100 litros, sendo estes constituídos em acrílico transparente. O acoplamento motor-carga, ou seja, motor-bomba é feito simplesmente pelo deslizamento de um dos motores (convencional ou alto rendimento) em um trilho. Entre os tanques foi instalado um duto de escoamento com uma válvula de retenção e uma válvula manual conectada em paralelo com uma válvula solenóide, comandada pelo CLP dessa bancada. Ainda na saída dessa bomba são instalados alguns aparelhos para medição, como uma válvula de retenção e uma válvula proporcional de estrangulamento, esta controlada pneumaticamente, um transmissor de pressão diferencial, um manômetro e um rotâmetro para indicação analógica de vazão. No reservatório superior tem-se ainda um transmissor de pressão diferencial para medição do nível local em litros. Tanto os reservatórios superiores quanto inferiores apresentam ainda sensores de nível destinados à proteção contra transbordamento e baixo nível de trabalho da bomba. Todos esses transmissores e sensores mencionados são monitorados (histórico, curvas e valores instantâneos), tendo seus valores mostrados via sistema supervisório. A Figura 1 apresenta o Fluxograma de funcionamento da Estação de simulação. Figura 1 Fluxograma de funcionamento da estação de simulação

3 REDE DE COMUNICAÇÃO A estação de simulação foi estruturada de forma que a comunicação entre o CLP e microcomputador, onde se encontra instalado o software supervisório da Indusoft, é Ethernet TCP-IP padrão Modbus TCP. A comunicação entre o CLP e os acionamentos (partida suave, inversor de freqüência e partida direta) e o medidor de energia é modbus RTU com velocidade de , 8 data bits, 1 stop bit, sem paridade. A Figura 2 apresenta a arquitetura da rede de comunicação da Bancada da Bomba centrífuga. Figura 2- Arquitetura da rede de comunicação da Bancada da Bomba Centrífuga ENERGIZANDO O PAINEL DE COMANDO Verificar se o painel foi alimentado corretamente, alimentação 220 Vca (bifásico) + neutro. Verificar se o botão de emergência não está acionado. Figura 3 Painel de comando da alimentação da bancada

4 4 Procedimento para ligar o comando geral da planta: 1 - Gire a chave seletora (foto acima) para a posição 2 Procedimento para desligar o comando geral da planta: 1 - Gire a chave seletora (da foto acima) para a posição 1 Após energizado o painel e ligado, ligar o microcomputador e o monitor. NOTAS: 1. A pressão da rede de ar comprimido deverá ser de 6 kgf/cm2. 2. O sistema deve ser abastecido com água. O abastecimento poderá ser feito pelo reservatório superior (TQ-01) ou pelo inferior (TQ-02) até o valor máximo 100%. 3. Na tela do fluxograma da bomba, no supervisório, observe que o mesmo somente estará disponível se um dos motores estiver acoplado (motor normal cor azul ou motor de alto rendimento cor verde). Se nenhum motor for acoplado a bomba, a mesma não aparecerá na tela SISTEMA SUPERVISÓRIO O software utilizado para implementar as estratégias de supervisão e controle é o software Indusoft Web Studio 6.1 SP2. Ligar o microcomputador e o monitor. Na tela principal do desktop, com um duplo click, clicar no ícone sistema supervisório, automaticamente abrirá a segunda tela abaixo. Figura 4 Tela inicial do Windows

5 5 Figura 4 Tela inicial do Supervisório Após surgir a janela da tela 2, clicar na chave no canto superior à direita, para logarse no sistema. Aparecerá o popup Log On, conforme figura abaixo. Cada bancada tem a sua respectiva chave: (i) Bomba: User Name: bomba, Password: bomba; (ii) Compressor: User Name: compressor, Password: compressor. Após selecionar a bancada desejada, neste caso iniciaremos pela bomba centrifuga, portanto, digitar no popup: User Name: bomba, Password: bomba Figura 5 Tela para introdução da senha Após digitar o user name e password de uma das bancadas, clicar em OK. O acesso será somente para a bancada que foi logada com a chave. O usuário não consegue fazer comando em outras bancadas a não ser na bancada selecionada. Obs.: Caso o usuário desejar poderá acessar sem logar, clicar na função menu, neste caso o usuário somente visualizará as bancadas ficando a função de comando desabilitada.

6 BANCADA DA BOMBA CENTRIFUGA E DINAMOMETRO Acessar ao Menu principal e clicar no botão bomba centrifuga. A bancada da bomba centrifuga possui também o dinamômetro. Figura 6 Tela Menu Principal Figura 7 Tela seleção da Bomba Centrífuga BOMBA CENTRIFUGA Para aparecer à tela principal da bomba centrifuga (sinótico), um dos motores deverá estar acoplado na bomba, caso um dos motores estiver acoplado no dinamômetro aparecerá à tela do dinamômetro. Acoplemos, portanto, ao eixo da bomba centrífuga, inicialmente, o motor de alto rendimento (cor verde), consequentemente aparecerá na tela da bomba centrifuga conforme Figura 8. Obs.: Caso o motor não apareça na tela inicialmente, o mesmo surgirá quando o motor for ligado na tela COMANDO.

7 7 Figura 8 Tela principal da Bomba Centrífuga COMANDO Na tela do fluxograma clicar no retângulo COMANDO, conforme a Figura 9. Aparecerá um popup na mesma tela conforme a Figura 10. Figura 9 Clicar no retângulo Comando

8 8 Figura 10 Popup Tela de Comando Na tela de comando, selecionar o tipo de acionamento desejado (partida direta, ATV-31 inversor de frequência ou ATS-48 soft start). Quando for selecionado ATS- 48 soft start, no retângulo ao lado esquerdo da seleção do tipo de partida, aparecerá o tempo de aceleração e de desaceleração para partida suave, podendo variar os valores de 10 segundos no mínimo a 60 segundos no máximo, como mostra a Figura 11. No retângulo do lado esquerdo (COMANDO DA BOMBA) existe as seguintes teclas: (i) ligar, (ii) desligar e (iii) reset em caso de alguma falha. Figura 11 Tela de Comando para o Softstart Quando for selecionado o ATV-31 inversor de freqüência, conforme indicado na Figura 12, no retângulo ao lado esquerdo da seleção do tipo de partida, aparecerá o tempo de aceleração e de desaceleração para o inversor, podendo variar os valores de 10 segundos no mínimo a 60 segundos no máximo e também surgirá um gráfico tipo bargraph, para variação da freqüência de 0 a 72 Hz. Quando selecionar o comando para partida direta, não tem ajuste de aceleração e desaceleração, na tela de comando para a partida direta.

9 9 Figura 12 Tela de Comando para o inversor de freqüência NOTA: 1. Atualmente o inversor de frequência não está funcionando corretamente, evitar este tipo de acionamento. 2. O tipo de motor utilizado (alto rendimento cor verde ou convencional cor azul) e o tipo de acionamento (direta, soft start ou inversor) serão informados na tela principal do supervisório. 2. PARTE PRÁTICA : COLOCANDO A PLANTA EM OPERAÇÃO O conjunto moto bomba está instalado acima do reservatório inferior (sucção negativa). Na tubulação de recalque da bomba está instalado o transdutor de pressão (PIT-01), a válvula de estrangulamento (FV-01) e o medidor de vazão (FIT- 01). O reservatório superior tem seu nível de água monitorado pelo medidor de nível (LIT-01). Na tela principal do supervisório na saída da bomba B-01 encontra-se um retângulo denominado PIT-01, que mede a pressão na saída da bomba (Kgf/cm²). Na saída da válvula de estrangulamento FV-01 encontra-se outro retângulo FIT-01, que indica a vazão na saída da válvula (m³/h). A indicação da vazão é efetuada por um transmissor de pressão diferencial, que tem como elemento primário uma placa de orifício, localizada após a válvula de controle (FV-01). A figura 13 (A) apresenta o medidor PIT-01 e a figura 13 (B) o medidor FIT-01. Figura 13 Medidores de pressão PIT-01(A) e vazão FIT-01(B).

10 CONTROLE DE VAZÃO O controle da vazão pode ser realizado por meio da válvula de estrangulamento FV- 01 ou pelo inversor de frequência, clicando-se na tela principal no retângulo PID, localizado abaixo da válvula FV-01. A nova tela PID, Figura 14, permite selecionar, se o controle será automático ou manual. Nesta experiência será manual. PASSO 1: Na tela do fluxograma da bomba, clicar em PID, localizado abaixo da válvula de vazão FV-01. Selecionar no retângulo PID a opção MANUAL e digitar MV igual a 100% (Válvula de estrangulamento FV totalmente aberta), conforme visto na Figura 14. Quando selecionar manual, pode-se alterar o valor da MV em porcentagem (%) que representa a abertura da válvula de controle. PASSO 2: Figura 14 Tela de seleção de operação da bancada da bomba centrífuga. Para iniciar a operação da bomba centrífuga, antes de ligar o motor, observe os seguintes itens: - Tanque TQ-02 Cheio; - Válvula V-1 Fechada manualmente; - Válvula V-3 Fechada manualmente;

11 11 - Válvula V-4 Aberta manualmente; - Tanque TQ-01 Parcialmente vazio (LIT= 5,5%); - Válvula XV-2 Fechada pelo sistema (cor verde); - Válvula XV-1 Fechada no supervisório (cor verde). PASSO 3: Na tela principal do sistema de supervisão da planta de bombeamento clicar no retângulo COMANDO (1), selecionar partida direta (2) e motor de alto rendimento (3), conforme Figura 15. Figura 15 Tela do supervisório onde se faz a seleção de tipo de motor e de partida. Nota: Para a partida direta não tem ajuste de aceleração e desaceleração. PASSO 4: Na janela de COMANDO, clicar no retângulo Liga. A bomba centrífuga é acionada. O motor da bomba muda da cor verde para a cor vermelha. A válvula XV-2 é aberta automaticamente pelo sistema (cor vermelha). O reservatório superior (TQ-1) começa a encher e tem seu nível de água monitorado pelo medidor de nível (LIT- 01). Nota:

12 12 1. O nível do reservatório superior TQ-01 é controlado pelo LIT-01 e pelas chaves de nível baixo LSL-01 e nível alto LSH-01. Quando o medidor LIT-01 atinge 98%, automaticamente, desliga a bomba B-01 e gera um alarme de nível alto no TQ-01 na tela principal do supervisório. 2. O sensor de nível baixo LSL-01 somente gera alarme de nível baixo no TQ-01 na tela do supervisório. 3. O sensor de nível alto LSH-01 desliga a bomba B-01 e gera alarme na tela de nível alto no TQ-01 no supervisório. 4. O nível do reservatório inferior TQ-02 é controlado pelas chaves de nível baixo LSL-02 e nível alto LSH O sensor LSL-02 somente gera alarme na tela de nível baixo no TQ O sensor LSH-02 controla a abertura e fechamento da XV-01 para reposição do nível de água do TQ-01 com tempo de 10 segundos para evitar oscilação, indica ainda na tela nível alto no TQ-02. Nota: Caso seja necessário fechar a válvula XV-1, clicar na válvula, selecionar a opção manual, opção fecha. Para abrir a válvula XV-1, no caso de necessitar esvaziar o tanque TQ-1, selecionar opção manual, opção abre. PASSO 5: Na tela principal, clicando-se no retângulo MEDIÇÕES, conforme indicado na Figura 16, uma janela irá aparecer na tela, onde se podem observar as grandezas elétricas geradas no teste de bombeamento da bancada, disponibilizada pelo medidor multifunção trifásico, PM 850 da Merlin Gerin. Anote os valores obtidos. Figura 16 Tela de seleção de medições das grandezas elétrica PASSO 6:. Clique no retângulo TEMP, Figura 17, surge uma janela informando as temperaturas de enrolamento de fase R, enrolamento fase S, enrolamento fase T e enrolamento da carcaça do motor selecionado. Anote os valores obtidos.

13 13 Figura 17 Tela de medição das temperaturas das fases e carcaça do motor PASSO 7: Clique no retângulo BD (ver Figura 18), um popup irá aparecer na tela onde pode-se observar um histórico das grandezas elétricas geradas com o teste (Figura 19). Para exportar os dados do BD, acesse o diretório do histórico localizado no C:\UFU\historico do micro da bancada da bomba centrifuga (Servidor). Dentro deste diretório temos o histórico de todas as bancadas seguindo a nomenclatura, por exemplo: BC_(data).txt (Bomba Centrífuga), CO_(data).txt, (Compressor). Permitindo desta forma, recuperar algum dado e também exportar para o software Excel da Microsoft. Salve os dados obtidos na sua prática e entregue ao professor uma planilha Excel com os dados, que julgar importante no estudo dos MITs (Motores de Indução Trifásico). Nota: Para não carregar o HD do micro, os dados gerados, somente serão registrados se um dos motores estiver ligado. Figura 18 Tela de seleção do histórico de medições

14 14 Figura 19 Tela de histórico de medições PASSO 7: Para esvaziar o Tanque TQ-1, clique na válvula XV-1, selecione manual, abrir a válvula. Observar o nível do medidor LIT-01 cair até 7%. Fechar a válvula XV-1 manualmente. Troque o motor da Bomba de alto rendimento (cor verde) pelo motor convencional (cor azul) na Bancada da Bomba Centrífuga. Repita todos os passos anteriores. CONCLUSÃO Faça um relatório comparando as duas planilhas (motor de alto rendimento e motor convencional) obtidas no passo 7 e entregue ao professor para sua avaliação.