Experiência de bomba. Primeiro semestre de 2014

Transcrição

1 Experiência de bomba Primeiro semestre de 2014

2 08/05/2014 meu velhinho faz hoje trinta e cinco (35) anos Vinícius Parabéns!

3 Vamos inicialmente mencionar os tipos de curvas que podemos ter

4 Tipos de curvas de bomba Neste tipo de curva, a altura aumenta continuamente coma diminuição da vazão. A altura correspondente a vazão nula é cerca de 10 a 20%maior que a altura para o ponto de maior eficiência. Nesta curva, a altura produzida com a vazão zero e menor do que as outras correspondentes a algumas vazões. Neste tipo de curva, verifica-se que para alturas superiores ao shut-off, dispomos de duas vazões diferentes, para uma mesma altura.

5 Tipos de curvas de bomba É uma curva do tipo estável, em que existe uma grande diferença entre a altura desenvolvida na vazão zero (shut-off) e a desenvolvida na vazão de projeto, ou seja, cerca de 40 a 50%. Nesta curva, a altura varia muito pouco com a vazão, desde o shut-off até o ponto de projeto. O fabricante considera o ponto de projeto o ponto com maior rendimento

6 Tipos de curvas de bomba QUE TIPO DE CURVA TEM A BOMBA ENSAIADA? É a curva na qual para uma mesma altura, corresponde duas ou mais vazões num certo trecho de instabilidade. É idêntica a curva drooping.

7 Apresentando as curvas das bombas fornecidas pelos seus fabricantes No laboratório só temos um tipo de bomba? Não, nós temos dois tipos, da bancada 1 a 6 temos a RUDC RF5 de 1,5CV e nas bancadas 7 e 8 a GRUNDFOS MARK NDF-6 de 2 CV

8 Sabendo o fabricante da bomba e o seu modelo, podemos localizar as curvas fornecidas pelo fabricante! E aí devemos obter as curvas experimentais para comparar com as fornecidas pelo fabricante

9 Outro exemplo: Curvas da bomba para as bancadas de 1 a 6

10 Outro exemplo:

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12 Outro exemplo: Curvas da bomba para as bancadas de 7 e 8

13 Observem que as curvas do rendimento estão representadas de forma diferente e nesta experiência objetivamos obter a representação similar a fornecida pela GRUNDFOS MARK, porém é importante compreender como saindo desta representação chegamos a uma similar à fornecida pela RUDC

14 OBSERVEM COMO SÃO GERALMENTE REPRESENTADOS OS RENDIMENTOS PELOS FABRICANTES (CURVAS DE ISORENDIMENTOS)

15 Importante salientar que nesta experiência não conseguimos obter o rendimento da bomba (h B ) e por este motivo iremos considerar o rendimento global, portanto o nosso gráfico será o rendimento global em função da vazão (h global = f(q))

16 Na nossa experiência a bomba é aplicada a uma instalação de recalque, que é uma instalação particular de bombeamento aonde o fluido é bombeado de uma cota inferior para uma cota superior, com no caso da bancada do laboratório.

17 f

18 A experiência hoje será: obtenção da curva H B = f(q) para a rotação de 3500 rpm; a curva do h global = f(q) e obtenção da sua curva universal, ou seja, do coeficiente manométrico em função do coeficiente de vazão. 18

19 Importante observar que todos os pontos da curva de HB em função da vazão estão na mesma rotação. Que rotação é esta? 19

20 Para responder a pergunta que rotação é dada nas curvas do fabricante devemos entender o conceito de velocidade síncrona. Velocidade de rotação síncrona (ns) n s 120f p f p número de pólos 2 pólos 3600 rpm 4 pólos 1800 rpm 6 pólos 1200 rpm 8 pólos 900 rpm Hz Geralmente os motores síncronos só são usados para potências > que 500CV Pelo decreto número 4508 de 11 de dezembro de 2002 do Ministério de Minas e Energia teríamos os motores elétricos com uma frequência nominal igual a 60 Hz. E os motores assíncronos? 20

21 Nos motores assíncronos a velocidade de rotação não coincide exatamente com a velocidade de sincronismo. Ela é menor? Sim e a diminuição é originada pelo escorregamento (escor.), que geralmente é da ordem de 2,5 a 5% escor. n ns Para a rotação de 3500 rpm o escorregamento é aproximadamente igual a 2,8%, já que: Observação: 3500 escor

22 A rotação n influencia o ponto de trabalho! Na experiência para cada posição da válvula globo devemos calcular a HB; a Q; o h global o coeficiente manométrico e coeficiente de vazão E também a rotação (n lida ) 22

23 Lemos também as pressões manométricas de entrada e saída

24 Para a construção da CCB O primeiro passo é saber determinar a carga manométrica (H B )

25 Determinação da carga manométrica H Z inicial não se leva em conta a no rendimento da bomba e p e H v B 2 e 2g H H final B perda Z H PHR na entrada da bomba s p if porque ela p s H v 2 s 2g entrada H B H saida já é considerada

26 Determinação das cargas potenciais. Se o mesmo for adotado no eixo da bomba, tem-se: Z e = Z s =

27 Leituras das pressões para a determinação da carga de pressão e para isto temos: vacuômetro (poderia ser também um manovacuômetro) na seção de entrada; manômetro na seção de saída

28 Cuidado!

29 EXISTEM DIFERENÇAS!

30 A leitura do aparelho pode ser diferente da pressão que se deseja determinar na seção. p seção p manométrica h correção E ela é obtida pelo teorema de Stevin

31 Para a situação descrita ao lado temos: p e = p me +*h e e p s = p ms (s) (e) Já na situação ao lado ambas as pressões devem ser corrigidas! 31

32 Para cada posição da válvula globo determina-se a vazão no reservatório superior

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34 Q Com a vazão é possível calcular a velocidade Atan que média do escoamento, tanto na seção de entrada, como na seção de t saída da bomba, já que: Volume t h Lembrem que a área transversal do tanque Q muda 4 de bancada para bancada v A Q 2 D

35 A curva H B = f(q) deve ser obtida para a rotação de 3500 rpm e não para a rotação lida, portanto devemos corrigir a vazão e a carga manométrica obtidas para a rotação da experiência para 3500 rpm, isto para que possamos comparar com as curvas fornecidas pelo fabricante. Q H B exp eriência exp eriência H B n exp eriência 3500 n lida 60 n Q 60 Q experiência 3500 H B Q exp eriência n lida H B experiência

36 Importante salientar que foi suposto o coeficiente de energia cinética igual a 1,0(a = 1,0), o que resultou: H B Z s Z e p s p e v 2 s v 2g 2 e Com a carga manométrica e a vazão, traça-se a CCB para o modelo, rotação 3500 rpm e diâmetro do rotor igual a... mm

37 Para obter o rendimento global devemos iniciar lendo a potência consumida da rede pelo conjunto do motor e bomba

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39 Depois evocando o conceito de potência e rendimento para uma bomba hidráulica, temos:

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41 Conceito de rendimento: h VC potência quesaí potência que entra h h h motor bomba global N N h B m B N N m N N B

42 Portanto, deve-se saber determinar a potência útil da bomba, ou potência fornecida pela bomba ao fluido, ou simplesmente potência do fluido! Exatamente!

43 H E E t B Se N 1CV Determinação de N energiafornecidapelabombaaofluido pesodo fluido GH B VH kgf VH t Q H m s Q H mn 3 B m kgf m 75 s B 3 B B Nm 759,8 (ouw) s E G kgf m s 759,8 kw 1000

44 Agora vamos ver como se determina a curva universal f

45 Isto mesmo, o coeficiente manométrico coeficiente de vazão - Para isto deve-se evocar alguns dos adimensionais típicos da bomba hidráulica:

46 Onde para o modelo se temos: m gh n 2 D B 2 r n modelo 60 9,8H 2 B Dr modelo 2 m Q nd 3 r n modelo 60 Q Dr 3 modelo

47 N m (kw) n (rpm) Tabela de dados: p me (mmhg ou bar) p ms (kpa) h (mm) t (s) A t h h tan que água entrada saída g z D D z s intentrada intsaída z e

48 A tabela de resultados, os cálculos de uma de suas linhas e os gráficos devem ser criados pela equipe em função da bancada destinada a ela.

49 1 Exercícios

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