Bombas hidraulicas

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7- Bombas Hidráulicas
7.1 Introdução - No estudo das máquinas hidráulicas, que foi abordado ao analisarmos o Teorema de Bernoulli, verificamos que existem três tipos de máquinas hidráulicas:
i) Máquinas Motrizes: que transformam energia hidráulica em energia mecânica (turbinas); ii) Máquinas Geratrizes: que convertem energia mecânica em energia hidráulica (bombas); iii) Máquinas Mistas: queconvertem a forma da energia hidráulica disponível (carneiro hidráulico, ejetores etc).

b1

As bombas hidráulicas são máquinas geratrizes, que transmitem um acréscimo da energia hidráulica ao líquido bombeado. As bombas hidráulicas podem ser classificadas em dois grupos distintos:
i) Bombas de deslocamento positivo (bombas de embolo ou pistão, bombas de diafragma etc);

ii) BombasRododinâmicas ou Turbobombas (bombas que
apresentam um rotor giratório que transmite ao líquido um acréscimo na sua energia cinética e um difusor onde a maior parte da energia cinética adquirida é transformada em energia de pressão).

Neste capítulo, estudaremos as bombas centrífugas. As bombas centrífugas pertencem à classe de turbobombas na qual o líquido penetra no rotor em sentido paralelo ao eixo deacionamento do mesmo sendo dirigido pelas pás do rotor para a sua periferia, segundo trajetórias normais ao eixo de acionamento.

Fluxo

Rotor

Fluxo

As primeiras bombas centrífugas foram desenvolvidas por volta de 1600. No entanto, a utilização destas bombas só se tornou comum nos últimos 80 anos. Antes disto, era mais comum o uso de bombas volumétricas. A maior utilização de bombascentrífugas só se tornou possível devido ao desenvolvimento de motores de combustão interna e elétricos de alta velocidade. As bombas centrífugas são máquinas hidráulicas que exigem velocidades de rotação relativamente altas. As bombas centrifugas também foram melhoradas, não sendo incomum encontramos, na atualidade, bombas centrífugas de grande capacidade com rendimento próximo de 90% e unidades demenorecapacidade com rendimento maior do que 50%. 7.2 Curvas Características – Antes que um dado modelo de bomba seja destinado ao mercado consumidor, ele é submetido a uma série de ensaios para caracterização do seu desempenho. Os resultados destes ensaios são apresentados em uma série de curvas (veja b3) que apresentam, para diferentes diâmetros de rotor operando na mesma rotação ou, paradiferentes rotações de um mesmo diâmetro de rotor, as seguintes características: vazão versus altura manométrica total (Hmt -veja b4 e b5) vazão versus rendimento (veja b6) vazão versus potência requerida no eixo de acionamento. As curvas de desempenho apresentadas pelo fabricante só são válidas quando as condições de NPSH são atendidas, isto é quando:

b2

NPSHDisp> NPSHReq
O valor do NPSHDisponível deve exceder o valor NPSH Requerido especificado pelo fabricante em pelo menos 0,6m. O valor do NPSH Requerido para o bom funcionamento de um dado modelo de bomba, operando com dada vazão, é fornecido pelo fabricante, na curva de vazão versus NPSH Requerido. O cálculo do NPSH Disponível é apresentado em b7.

b3

Curvas de desempenho de Bombas Centrífugas

Hmt

H1

H2

H3

H4Hmt = a1 + b1 ⋅ Q + c1Q 2 + d1Q 3

Q1 η%

Q2

Q3

Q4

η2

η3

η% = a 2 + b 2 ⋅ Q + c 2Q 2 + d 2Q 3
η4

η1 Q1

Q2

Q3

Q4

Q

NPSH Re q = a 3 + b 3 ⋅ Q + c 3Q 2
NPSH3 N P S NPSH1 H Q1 NPSH2

Q2

Q3

Q

Altura manométrica total = Hmt Energia Cedida pela Bomba = ∆E Hmt = ∆E = Esaida – Eentrada= E2 - E1
V 22 2⋅g

b4

Hmt = ∆E = E2 - E1 E2 hfs
E0 = Patm − Hgs γV12 2⋅g
P1 γ

P2 γ

E1

Vacuômetro e manômetro no plano de referência

Patm γ

1

Hgs
0 Ponto na Superfície do reservatório de sucção 1 Entrada da Bomba

Plano de referência no eixo da bomba 2 Saida da Bomba

hvac=leitura do vacuômetro
 P1 V12  E1 =  +  γ 2⋅g     P V2   E2 =  2 + 1    γ 2⋅g  e P1 Patm = − hvac γ γ  Patm V12    − hvac + logo, E1 =  γ 2⋅g...
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