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UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS SOCIAIS E COMUNICAÇÃO- ICSC CURSO: Engenharia Controle e Automação. Experimento: Associação De Bombas Gabriel Santos Da Silva-N6707B9-EA6P39 Paulo Ramires Tomaz Lacerda-G13EBF4-EA5P39 Matheus Feitoza Da Silva-N628FD8-EA6P39 Natan Cesar Da Silva-F32GID1-EA5P39 George Barbosa Sousa-N219645-EA5P39 Bruno Do Nascimento Nicolau-N590831-EA6P39 Wesley Viana Santos-F120945-EA6P39 São Paulo - SP 2022 Sumário 1 Introdução ....................................................................................... 3 2 Objetivo ........................................................................................... 3 3 Materiais Utilizados e Métodos ...................................................... 4 4 Metodologia ..................................................................................... 5 5 Dados, Cálculos e Resultados ....................................................... 6 5.1 Dados ......................................................................................... 6 5.2 Cálculos e Resultados .............................................................. 7 5.2.1 Determinando V ................................................................... 7 5.2.2 Determinando HB................................................................. 8 6 Gráficos ......................................................................................... 10 7 Conclusão ..................................................................................... 11 8 Referências bibliográficas ........................................................... 11 1 Introdução Bombas podem ser associadas em série ou em paralelo dependendo das necessidades do sistema. A associação em série é útil quando o sistema requer uma elevada altura manométrica e essa não pode ser obtida com uma única máquina. Já a associação de bombas em paralelo é conveniente quando é necessário atingir elevados valores de vazão. Quando bombas são associadas em série a altura manométrica combinada corresponde à soma das altura manométricas de cada bomba, para uma determinada vazão. Quando duas ou mais bombas idênticas (ou semelhantes) são operadas em paralelo suas vazões individuais são somadas. 2 Objetivo Construir a curva característica de bombas associadas em série e paralelo. 3 Materiais Utilizados e Métodos Qte Material Precisão Incerteza 1 Bomba Hidráulica 1 Rotâmetro 0,5 0,25 1 Módulo de controle "Wattímetro" 1 Módulo de controle Manômetro "diferencial de pressão" 1 Ponto de Engate rápido 1 Tubulação Figura 1.1 Bomba hidráulica. Figura 1.2 Rotâmetro. Figura 1.3 Módulo de Controle de bombas Wattímetro. Figura 1.4 Módulo de Controle Manômetro. Figura 1.5 Ponto de engate rápido. Figura 1.6 Tubulação hidráulica. 4 Metodologia Inicia-se a operação do sistema que se constitui de uma instalação em paralelo e outra em série, utilizando inicialmente as duas bombas durante os processos, conecta-se os registros, abrindo e fechando para qual operação deseja se realizar, logo após conecta-se plugs de engate rápido na conexão a ser mensurada e analisada efetuando assim a leitura de diferencial de pressão no módulo de controle, equiparando os efeitos de perda de carga, de acordo com cada tipo de conexão e sistema que deseja utilizar, com isso diferenciar os sistemas de associação de bombas. 5 Dados, Cálculos e Resultados 5.1 Dados Bomba 1 ∆P(Pa) Q(m³/s) HB(m) V₁(m/s) V₂(m/s) 68700 2,50E-03 8,65 2,19 4,93 72900 2,40E-03 8,99 2,11 4,74 77600 2,20E-03 9,32 1,93 4,34 84000 2,10E-03 9,89 1,84 4,14 Associação - Série ∆P(Pa) Q(m³/s) HB(m) V₁(m/s) V₂(m/s) 117600 2,50E-03 13,54 2,19 4,93 126800 2,40E-03 14,38 2,11 4,74 137800 2,20E-03 15,34 1,93 4,34 150300 2,10E-03 16,52 1,84 4,14 Bomba 2 ∆P(Pa) Q(m³/s) HB(m) V₁(m/s) V₂(m/s) 93300 1,90E-03 10,69 1,67 3,75 94800 1,80E-03 10,79 1,58 3,55 98200 1,80E-03 11,13 1,58 3,55 103000 1,70E-03 11,55 1,49 3,35 Associação - Paralelo ∆P(Pa) Q(m³/s) HB(m) V₁(m/s) V₂(m/s) 78300 4,20E-03 11,39 3,68 8,29 80500 4,00E-03 11,35 3,51 7,89 84100 3,90E-03 11,59 3,42 7,70 90200 3,60E-03 11,85 3,16 7,10 Dados Fornecidos ρ(kg/m³) 1000 g(m/s²) 10 D1(m) 3,81E-02 D2(m) 2,54E-02 ɣ(N/m³) 10000 ∆Z(m) 8,00E-01 5.2 Cálculos e Resultados ɣ = 𝜌 × 𝑔 → ɣ = 1000 × 10 = 10000 𝑁/𝑚³ 𝐴₁ = 𝜋𝐷₁2 4 → 𝐴₁ = 𝜋 × (38,10ₓ₁₀⁻³)² 4 = 1,14ₓ₁₀⁻³𝑚² 𝐴₂ = 𝜋𝐷₂2 4 → 𝐴₁ = 𝜋 × (25,40ₓ₁₀⁻³)² 4 = 506,7ₓ₁₀⁻⁶𝑚² Equação da Continuidade 𝑄 = 𝐴 × 𝑉 → 𝑉 = 𝑄 𝐴 5.2.1 Determinando V Bomba 1 e Associação - Serie 𝑉₁ = 2,50ₓ10−3 1,14ₓ10−3 = 2,19 𝑚/𝑠 𝑉₁ = 2,40ₓ10 −3 1,14ₓ10−3 = 2,11 𝑚/𝑠 𝑉₁ = 2,20ₓ10 −3 1,14ₓ10−3 = 1,93 𝑚/𝑠 𝑉₁ = 2,10ₓ10 −3 1,14ₓ10−3 = 1,84 𝑚/𝑠 𝑉₂ = 2,50ₓ10−3 506,7ₓ10−6 = 4,93 𝑚/𝑠 𝑉₂ = 2,40ₓ10 −3 506,7ₓ10−6 = 4,74 𝑚/𝑠 𝑉₂ = 2,20ₓ10 −3 506,7ₓ10−6 = 4,34 𝑚/𝑠 𝑉₂ = 2,10ₓ10 −3 506,7ₓ10−6 = 4,14 𝑚/𝑠 Bomba 2 𝑉₁ = 1,90ₓ10−3 1,14ₓ10−3 = 1,67 𝑚/𝑠 𝑉₁ = 1,80ₓ10 −3 1,14ₓ10−3 = 1,58 𝑚/𝑠 𝑉₁ = 1,80ₓ10 −3 1,14ₓ10−3 = 1,58 𝑚/𝑠 𝑉₁ = 1,70ₓ10 −3 1,14ₓ10−3 = 1,49 𝑚/𝑠 𝑉₂ = 1,90ₓ10−3 506,7ₓ10−6 = 3,75 𝑚/𝑠 𝑉₂ = 1,80ₓ10 −3 506,7ₓ10−6 = 3,55 𝑚/𝑠 𝑉₂ = 1,80ₓ10 −3 506,7ₓ10−6 = 3,55 𝑚/𝑠 𝑉₂ = 1,70ₓ10 −3 506,7ₓ10−6 = 3,35 𝑚/𝑠 Associação - Paralela 𝑉₁ = 4,20ₓ10−3 1,14ₓ10−3 = 3,68 𝑚/𝑠 𝑉₁ = 4,00ₓ10 −3 1,14ₓ10−3 = 3,51 𝑚/𝑠 𝑉₁ = 3,90ₓ10 −3 1,14ₓ10−3 = 3,42 𝑚/𝑠 𝑉₁ = 3,60ₓ10 −3 1,14ₓ10−3 = 3,16 𝑚/𝑠 𝑉₂ = 4,20ₓ10−3 506,7ₓ10−6 = 8,29 𝑚/𝑠 𝑉₂ = 4,00ₓ10 −3 506,7ₓ10−6 = 7,89 𝑚/𝑠 𝑉₂ = 3,90ₓ10 −3 506,7ₓ10−6 = 7,70 𝑚/𝑠 𝑉₂ = 3,60ₓ10 −3 506,7ₓ10−6 = 7,10 𝑚/𝑠 Equação de Bernoulli 𝐻₁ + 𝐻𝐵 = 𝐻₂ 𝑍₁ + 𝑃₁ ɣ + 𝑉₁² 2𝑔 + 𝐻𝐵 = 𝑍₂ + 𝑃₂ ɣ + 𝑉₂² 2𝑔 + ℎs 𝐻𝐵 = 𝑃₁ − 𝑃₂ ɣ + 𝑉₂² 2𝑔 − 𝑉₁² 2𝑔 + 𝑍₂ − 𝑍₁ 𝐻𝐵 = ∆𝑃 ɣ + 𝑉₂² − 𝑉₁² 2𝑔 + ∆𝑍 5.2.2 Determinando HB Bomba 1 𝐻𝐵 = 68700 10000 + 4,93² − 2,19² 2 × 10 + 0,8 = 8,65 𝑚 𝐻𝐵 = 72900 10000 + 4,74² − 2,11² 2 × 10 + 0,8 = 8,99 𝑚 𝐻𝐵 = 77600 10000 + 4,34² − 1,93² 2 × 10 + 0,8 = 9,32 𝑚 𝐻𝐵 = 84000 10000 + 4,14² − 1,84² 2 × 10 + 0,8 = 9,89 𝑚 Associação - Serie 𝐻𝐵 = 117600 10000 + 4,93² − 2,19² 2 × 10 + 0,8 = 13,54 𝑚 𝐻𝐵 = 126800 10000 + 4,74² − 2,11² 2 × 10 + 0,8 = 14,38 𝑚 𝐻𝐵 = 137800 10000 + 4,34² − 1,93² 2 × 10 + 0,8 = 15,34 𝑚 𝐻𝐵 = 150300 10000 + 4,14² − 1,84² 2 × 10 + 0,8 = 16,52 𝑚 Bomba 2 𝐻𝐵 = 93300 10000 + 3,75² − 1,67² 2 × 10 + 0,8 = 10,69 𝑚 𝐻𝐵 = 94800 10000 + 3,55² − 1,58² 2 × 10 + 0,8 = 10,79 𝑚 𝐻𝐵 = 98200 10000 + 3,55² − 1,58² 2 × 10 + 0,8 = 11,13 𝑚 𝐻𝐵 = 103000 10000 + 3,35² − 1,49² 2 × 10 + 0,8 = 11,55 𝑚 Associação - Paralela 𝐻𝐵 = 78300 10000 + 8,29² − 3,68² 2 × 10 + 0,8 = 11,39 𝑚 𝐻𝐵 = 80500 10000 + 7,89² − 3,51² 2 × 10 + 0,8 = 11,35 𝑚 𝐻𝐵 = 84100 10000 + 7,70² − 3,42² 2 × 10 + 0,8 = 11,59 𝑚 𝐻𝐵 = 90200 10000 + 7,10² − 3,16² 2 × 10 + 0,8 = 11,85 𝑚 6 Gráficos 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00 2,05E-03 2,10E-03 2,15E-03 2,20E-03 2,25E-03 2,30E-03 2,35E-03 2,40E-03 2,45E-03 2,50E-03 2,55E-03 H B (m ) Q(m³/s) Curva de HB em função de Q Bomba 1 Associação - Série 10,60 10,80 11,00 11,20 11,40 11,60 11,80 12,00 0,00E+00 5,00E-04 1,00E-03 1,50E-03 2,00E-03 2,50E-03 3,00E-03 3,50E-03 4,00E-03 4,50E-03 H B (m ) Q(m³/s) Curva de HB em função de Q Bomba 2 Associação - Paralelo 7 Conclusão Quando conectamos duas ou mais bombas em série, a altura manométrica será a soma das alturas fornecidas por cada bomba para uma mesma vazão. Portanto, para obter as curvas características de duas bombas ligadas em série, sejam elas iguais ou diferentes, basta somar a elevação total correspondenteao mesmo valor de vazão para cada bomba. 8 Referências bibliográficas Apostila de mecânica dos fluidos – Laboratório pág. 143 – 146
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