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Experincia n 21

Levantamento da Curva Caracterstica da Bomba Centrfuga Radial HERO

1. Objetivo:

A presente experincia tem por objetivo a familiarizao do aluno com o levantamento de

uma CCB (Curva Caracterstica da Bomba), que representada pela funo HB = f(Q).

Aps o levantamento da CCB, o aluno deve comparar a curva obtida no ensaio com a curva

do fabricante, fazendo se necessrio as devidas correes.

2. Informaes importantes para o desenvolvimento da experincia

a. Sobre a Bomba:

A experincia ser realizada com uma bomba construda no sistema BACK-PULL-OUT

(figura 1), ou seja, se retiramos os parafusos da parte traseira da carcaa da bomba, e

soltarmos o motor eltrico da base, todo o conjunto formado por motor e partes internas da

bomba, como o rotor, retirado da bomba sem que as tubulaes de suco e recalque, que

esto acopladas a bomba, sejam desmontadas.

1 Baseada na apostila Laboratrio de Sistemas Fluidomecnicos I do Professor Srgio Lopes dos Santos

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figura 1 SISTEMA BACK-PULL-OUT

b. Sobre a rotao da bomba:

A determinao da rotao de uma bomba feita pela a expresso: pf120n =

Onde: f = freqncia da rede eltrica; p = nmero de plos do motor. Se o nmero de plos do motor eltrico for 2, temos a rotao n= 3600 rpm e se o nmero

de plos do motor eltrico for 4, temos a rotao n= 1800 rpm.

Devido ao escorregamento, a rotao cai na faixa de 3500 rpm para bombas com motores

eltricos de 2 plos, e na faixa de 1750 rpm para Bombas com motores eltricos de 4 plos.

Os fabricantes de bombas, adotaram uma rotao de n = 3500 rpm para bombas com

motores eltricos com 2 plos e n= 1750 rpm para bombas com motores eltricos com 4

plos e com estes valores de rotaes eles levantam as CCBs das mesmas.

No nosso laboratrio o motor da bomba de 2 plos o que equivale a dizer que a bomba

ensaiada tem a rotao n = 3500 rpm.

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c. Sobre o rotor da bomba ensaiada

Os fabricantes de bombas, fazem-nas para diversas aplicaes, assim existem bombas com

diferentes modelos de rotores.

Os fabricantes de bombas oferecem o diagrama de tijolos para mostrar as faixas de cargas

manomtricas (HB) e vazes atendidas (Q) para os seus diversos modelos, a uma dada

rotao. Este diagrama tambm pode ser denominado de diagrama de campo de aplicao,

ou diagrama de pr seleo (Anexo1).

No nosso caso o dimetro do rotor (r) igual a 120 mm. Como temos o r j especificado, faremos a correo da curva obtida no laboratrio em relao a curva

fornecida pelo fabricante em funo da rotao.

3. A experincia:

Na experincia aplicaremos a equao da energia entre a entrada e a sada da bomba, onde j consideramos o coeficiente de energia cintica () igual a 1,0, isto pelo fato do escoamento ser turbulento2.

sBe HHH =+

ss

2s

Bee

2e zp

g2vHzp

g2v ++=+++

2 Com os dados obtidos pode-se comprovar facilmente que Re > 4000, o que caracteriza que o mesmo turbulento.

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Como no h diferena de cotas entre a entrada e a sada da bomba ( 0=z ) resulta:

g2vvppH

2e

2ses

B+

= A velocidade na entrada e sada pode ser obtida pela equao da continuidade para o

escoamento em regime permanente de um fluido incompressvel:

AvQ = 2DQ4v

= O dimetro de suco Dsuco = Dentrada = 62,7mm (dimetro de entrada da bomba) e o de

recalque Drecalque = Dsada = 40,9mm (dimetro de sada da bomba)

A vazo dada pela

equao: tVQ =

onde : V - Volume t - tempo

A foto mostra o Lucas, outro monitor da

disciplina, cronometrando o volume recalcado pela

bomba. O medidor de nvel do tanque j est calibrado

em litros, o que equivale a dizer que se cronometra

diretamente o volume que recalcado pela bomba.

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O visor do tanque, mostrado na foto anterior, est graduado de 10 em 10 litros. Para que

seja possvel a construo da CCB sero coletados, no mnimo, oito (8) pontos previamente

selecionados, isto atravs do manmetro de sada da bomba.

Observe que, quando a vlvula estiver totalmente aberta, teremos mxima vazo(Q) e

mnima presso, quando estivermos com a vlvula totalmente fechada, teremos mxima

presso e nenhuma vazo, portanto j temos dois (2) pontos, o de mnima presso (Q =

Qmx) e o de mxima presso (Q = 0).

Entre estes 2 pontos acrescentaremos mais 6 pontos para a realizao do ensaio. A cada

leitura de presso, volume e tempo, devemos ler a rotao do eixo do motor que feita com

o auxilio de um aparelho chamado tacmetro. H em seu eixo uma fita adesiva que reflete

a luz, desta forma que o tacmetro determina a rotao do eixo.

Armando realizando a experincia em 2003

A rotao ser diferente em cada leitura, diferente de 3500 rpm, que foi a rotao

especificada pelo fabricante. Esta diferena de rotao devido ao escorregamento e a

variao de tenso na rede eltrica.

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A determinao, tanto da presso na entrada da bomba, como na sada da bomba deve ser

feita para cada uma das posio da vlvula globo como mostra a foto a seguir:

Lucas mostrando o vacumetro e o manmetro utilizados nas leituras,

respectivamente, da presso de entrada e sada da bomba.

O Lucas, em 2004, controlando a vazo na

realizao da experincia

Com a vazo e as presses, podemos construir a curva caracterstica da bomba, que deve

ser comparada com a curva fornecida pelo fabricante (Anexo 2).

Nota: A correo da curva obtida anteriormente deve ser feita pelas equaes a seguir:

lida

fabricantecalculadacorrigida n

nQQ

= 2lida

2fabricanteBcalculado

Bcorrigido nnHH =

As equaes anteriores so originadas da condio de semelhana completa que envolve o

coeficiente de vazo () e o coeficiente manomtrico (), que so dois dos nmeros adimensionais que caracterizam o estudo das bombas hidrulicas e que foram abordados no

curso bsico de mecnica dos fluidos (Mecnicas dos Fludos I), onde:

3RDn

Q= e 2R2

B

DnH=

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Tabela de coleta de dados

Experincia n 2 obteno da CCB

Ensaios V t nlido pe psUnidades

1 2 3 4 5 6 7 8

Armando, em 2003, acionando a vlvula globo do laboratrio.

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Anexos:

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Anexo 1 Diagrama de Tijolos

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Anexo 2 Curva CCB fornecida pelo fabricante

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Anexo 3 Tabela de resultados

ensaio V t Q sv ev g2

vv 2e2s sp ep

es pp

BH CBH Qc

unidades 1 2 3 4 5 6 7 8

Foto mostra o Alexandre que foi o primeiro aluno a participar da iniciao didtica e desenvolver esta atividade. O Alexandre formou-se engenheiro mecnico no primeiro

semestre de 2003 e hoje trabalha em uma fbrica de bombas no interior do Estado de So Paulo, o que implica que a atividade proposta lhe abriu caminho para a atuao

profissional.

Experincia n 2Tabela de coleta de dados

Experincia n 2 obteno da CCBVAnexo 1 Diagrama de TijolosAnexo 2 Curva CCB fornecida pelo fabricanteAnexo 3 Tabela de resultadosV