Cap. 11 Exemplo de projeto de bomba centrífuga

Prévia do material em texto

Universidade Federal de Campina Grande
Curso de Engenharia de Alimentos
BOMBAS E INSTALAÇÕES DE BOMBEAMENTO- Archibald Joseph
CAPÍTULO 11- Aplicação de projeto de bomba centrífuga
Como aplicação do capítulo 10, vamos dimensionar uma turbobomba que atenda às seguintes exigências: 
- líquido : água na temperatura normal (20ºC) 
- descarga: Q= 158.400 = 0,044 
-altura manométrica : H= 36 m
- número de rotações por minuto : n=1.450
Número de estágios i :
Como a altura H é inferior aos limites aconselháveis para mais de um estágio, adotaremos apenas um estágio. i=1
Escolha do tipo de rotor e de turbobomba : 
Calculando a velocidade específica 
 =3,65 =3,65
E o número característico 
 observamos então que se trata de uma bomba centrífuga radial pura, tipo lento, pois é inferior a 90 rpm.
Correção da descarga : 
Em vista das fugas e recirculação, adotaremos uma descarga Q’ superior à desejada Q. O aumento, tratando-se de uma bomba centrífuga para descarga e pressões médias, pode ser adotado como igual a 5% do valor de descarga Q. 
+0,0022=0,046
 Rendimento hidráulico =1-0,15 =0,85
Traçado preliminar do rotor : Como já conhecemos a velocidade específica , podemos fazer um esboço preliminar do rotor em projeção meridiana (Fig. 11.1), segundo as indicações do Cap. 8, figura 8.2.
Potência Motriz N 
Admitindo o rendimento total igual a 70%. A potência consumida do motor que aciona a bomba é :
 Devido ao rasgo da chaveta de fixação do rotor ao eixo, aumentamos para 3,6 cm. O restante do eixo deverá ser de maior diâmetro ( d’e) e deverá ser dimensionado conforme se procede em projetos de outras máquinas.
Diâmetro do núcleo dn
. 
Adotemos =36+14=50mm. 
Velocidade média na boca de entrada do rotor.
.
O coeficiente para bombas com compreendido entre 20 e 30 varia de 0,13 a 0,16. Adotemos =0,13.
.= 3,15 
Diâmetro da boca de entrada do rotor 
Conforme o item acima citado, temos 
= 0,140 m
Diâmetro médio da aresta de entrada 
 da superfície de revolução gerada pela rotação do bordo de entrada das pás.
Nas bombas lentas , .
Adotemos , =0,147 m
Essa aresta pode ser paralela ao eixo ou formar um pequeno ângulo com o eixo. Pode-se dar um arredondamento à arresta, e, então o diâmetro a considerar é o diâmetro médio. Quando maior o número de pás, tanto maior a liberdade na escolha da forma da aresta de entrada. 
Velocidade meridiana de entrada 
Conforme o item acima citado, podemos fazer 
., para que nq entre 20 e 30 , .
Adotemos .
.
Velocidade periférica no bordo de entrada 
Ângulo das pás à entrada do rotor 
Com ; α=90° e =.
Podemos traçar o diagrama das velocidades à entrada do rotor. 
Número de pás Z e contração à entrada 
Adotemos , provisoriamente e e obteremos Z= 7 pás .
Passo entre às pás :
Consideremos a espessura das pás a 4 mm. A obstrução provocada pela pá será :
 = 
 inverso do coeficiente de contração será :
É um valor aceitável, pois está compreendido entre 1,20 e 1,30.
Largura da pá à entrada 
Então,
=0,032 m =32 mm
Grandezas à saída do rotor 
- Velocidade periférica à saída 
Para entre 20 e 30, temos =1,0
 =26,5
Pelo critério da Sulzer, 
ϕ= 4,5 
 ϕ= 4,5 = 4,5 x 6= 27,0
 Valor próximo do calculado . 
 Adotaremos 26,5 
- diâmetro saída 
 
Energia a ser cedida às pás 
=()
 =1,1 a 1,2 para bombas sem pás guias. Adotaremos e , para calcular , faremos =0,87. 
= ==41,37 
=() =58,70 m
Velocidade mediana de saída 
= 0,10 para 20
=2,65 
Ângulo de saída 
O ângulo foi arbitrado em 23° ao ser escolhido o número Z de pás.
Velocidade periférica corrigida
 + 
 + =3,12+24,19 =27,31
Valor retificado de 
 =0,359 m
Largura das pás à saída 
 = =0,161 m
Obstrução = = 
Coeficiente de contração 
Então,
Daí 
Traçado da projeção meridiana da pá 
O traçado preliminar, indicado no traçado preliminar do rotor, agora será substituído por um desenho em escala, com as grandezas já calculadas . 
Projeto do coletor 
Adotaremos o coletor com seções transversais ao escoamento, circulares. Vimos, em Escolha do tipo do rotor e de turbobomba, que ou = 1.043 rpm. 
Com o valor e usando o gráfico da Fig. 10.27.
Obtemos as grandezas e = 7°30’ e 
Calculemos , considerando g = 32,3 ft. e H= 36 x 3,28 =118 ft
 =
 =
Largura da volunta .
Para bomba lenta, podemos fazer, como já indicado, 
Mas b’= b+( 2 x espessura dos discos ) 
b’= 0,625’’+( 2 x)= 0,937’’
 
Circulo base para traçado gráfico da volunta 
=1,092
d.Diâmetro da ponta da cauda do caracol 
É o diâmetro da abertura para poder encaixar o rotor na caixa do caracol. Em geral, esse diâmetro é alguns milímetros maior do que o rotor. Como o diâmetro do rotor é de 371 mm, podemos fazer = 376 mm. Calculemos os diâmetros das secções transversais do caracol para ângulos de 45 ° em 45 °. Para uma seção transversal qualquer índice i, teremos :
 = x =
Para cada valor ϕ, calculamos a descarga e , em seguida, o diâmetro do circulo correspondente. 
ϕ= 45° = =0,0055
ϕ= 90° = =0,0115
E assim sucessivamente .
	Φ(°)
	()
	
	45°
	0,0055
	0,025
	90°
	0,0115
	0,036
	135°
	0,0172
	0,044
	180°
	0,0230
	0,051
	225°
	0,0287
	0,057
	270°
	0,0345
	0,063
	315°
	0,0402
	0,067
	360°
	0,0460
	0,074
Na boca de recalque, para termos uma velocidade mais reduzida, igual a, por exemplo, , teremos : 
 =0,120 m
Faz-se uma transição troncônica com 0,074 m até a boca da saída da bomba onde o diâmetro será de 0,120 m.