Roteiro curva de bombeamento (D)

Prévia do material em texto

�PAGE \* MERGEFORMAT�7�
DETERMINAÇÃO DA CURVA DE BOMBEAMENTO
Associação de Bombas Centrífugas
1. Objetivo
Determinação experimental dos diversos pontos de operação de associações de bombas centrífugas iguais em série, em paralelo e combinadas.
2. Fundamentação Teórica:
A Curva do Sistema8 consiste no gráfico da Altura Manométrica Total (AMT), em função da vazão volumétrica Q de líquido. Esse gráfico é uma parábola ascendente interceptando o eixo das ordenadas (Q=0) em ΔP/γ+ Δv2/(2g)+Δz, onde ΔP é a diferença de pressão, Δv2 é a diferença dos quadrados das velocidades e Δz a diferença de altura entre as extremidades da bomba. Usualmente os dois últimos termos, referentes às diferenças de energia cinética e de energia potencial são desconsiderados. O encontro dessa curva com a Curva da Bomba é o chamado Ponto de Operação.
É comum associar-se bombas centrífugas para aumentar sua faixa de atuação, seja em termos de vazão, seja em termos da energia fornecida ao líquido. A curva da associação em série é obtida de forma que para uma mesma vazão AMTs de cada bomba individualmente sejam somadas. Para a curva da associação em paralelo, para uma mesma AMT somam-se as vazões de cada bomba individualmente. Para a associação combinada (série - paralelo), se constrói a curva da associação em série e a partir dela se faz a associação em paralelo. O aluno deve perceber dois aspectos:
a) Na associação em série a curva real passa abaixo da proposta teoricamente e se afasta dessa à medida que a vazão aumenta. Isso se deve ao fato de que existe uma perda de carga entre as bombas e essa aumenta com o expoente da vazão.
b) Ao contrário do que muitos engenheiros pensam associar bombas iguais não "dobra" a vazão ou a AMT. O ponto de operação depende da curva do sistema que é uma parábola e, portanto NUNCA fornecerá o dobro de quaisquer das duas grandezas (Q e AMT). A Figura 2 mostra os diversos pontos de operação de cada tipo de associação.
Figura 1 – Associação de bombas centrífugas.
Para uma dada configuração do sistema9 o ponto 1 é o ponto de operação de uma única bomba. O ponto 2 corresponde à duas bombas associadas em série e o ponto 3 à associação em paralelo. O ponto 4 é associação combinada das quatro bombas em série e paralelo, duas a duas, respectivamente. Em termos de projeto de processos, o engenheiro deve notar, no caso descrito na figura 2, que a associação em paralelo aumenta muito pouco a vazão do sistema, sendo portanto uma má escolha. O ponto 2' representa o ponto de operação de cada bomba associada em série, o ponto 3' representa o ponto de operação de cada bomba associada em paralelo e o ponto 4' representa o ponto de operação de cada bomba associada em série-paralelo. 
É importante observar que esses pontos não estão sobre a curva do sistema.
As válvulas talvez sejam os elementos mais importantes de um sistema de bombeamento. A figura 3 mostra o efeito do fechamento de uma válvula nos quatro pontos de operação: essa “movimentação” deve ser entendida pelo engenheiro no momento do projeto: diminuir vazão é uma coisa simples aumentar não: se o projetista prevê a possibilidade de aumento de vazão no futuro é bom sugerir uma válvula parcialmente fechada no sistema.
Figura 2 – Efeito do fechamento de válvulas na curva do sistema.
3. Descrição do Equipamento:
O equipamento consiste de um reservatório, um conjunto de quatro bombas, um rotâmetro, dois transdutores de pressão e um painel frontal. As bombas estão associadas em série, duas a duas: um conjunto das bombas B1 e B2, à direita de quem está de frente para o painel e um conjunto de bombas B3 e B4, à esquerda. As bombas B1, B2, B3 e B4 podem ser associadas em série, em paralelo, e em série - paralelo resultando as seguintes opções:
a) Bombas B1 ou B3 operando sozinhas.
b) Bombas B1 e B3 operando em paralelo.
c) Bombas B1 e B2 (ou B3 e B4) operando em série.
d) Todas as bombas operando em série paralelo.
Em cada ramo, uma válvula esfera (V1 e V2) é responsável pela operação (ou não) em série. Esses dois ramos podem operar em paralelo quando as respectivas bombas estiverem ligadas. Nos dois tipos de associação as vazões de cada ramo são reguladas através da válvula globo1 colocadas após o rotâmetro encarregado de indicar o valor. Opcionalmente, quando se atuar apenas com uma bomba ou duas em série, será possível manipular a vazão através da abertura ou fechamento da válvula de gaveta (V3 ou V4) colocada na terminação de cada ramo do sistema em série. Dois transdutores de pressão (manovacuômetro -1 a 5 bar) transformarão os sinais analógicos colhidos nas tomadas de pressão localizadas na sucção e na descarga de cada bomba, em sinais elétricos que são
enviados para o indicador no painel de LEDs. No painel onde estão os indicadores existem oito válvulas que acionam os indicadores. A Figura 1 mostra os detalhes do painel:
Figura 3 – Esquema do Painel (a) e da disposição das bombas (b).
Para se fazer uma leitura apenas uma chave de cada grupo deve estar aberta. Apenas no início abrem-se todas as chaves (com indicação P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7 e P8) para drenagem de eventuais bolhas de ar no sistema.
4. Procedimento Experimental
4.1 Curva de uma bomba. (exemplo B1)
a) Ligar todas as bombas.
b) Abrir todas as válvulas do painel para drenagem do ar, fechando-as em seguida.
c) Atuando nas válvulas esfera deixar operante apenas um dos ramos.
d) Atuar na válvula esfera conjugada para que as bombas não fiquem em série2.
e) Atuando na válvula globo (após o rotâmetro) e gaveta (antes da junção dos ramos) fixar uma vazão.
f) Fazer a leitura no rotâmetro. Anotar a vazão.
g) Abrir no painel as válvulas de leitura correspondentes à bomba B13.
h) Abrir a válvula P1 para fazer a leitura da pressão de sucção no indicador. Anotar o valor e fechar P1.
i) Abrir a válvula P2 para fazer a leitura da pressão de descarga no indicador. Anotar o valor e fechar P2. Anotar os valores.
j) Subtrair do valor da pressão na descarga o valor da pressão na sucção4.
k) Com um termômetro medir a temperatura da água5.
l) Voltar ao item e) e repetir a seqüência para pelo menos cinco pontos6.
4.2 Curva de duas bombas em série. (B1e B2 ou B3 e B4)
a) Ligar todas as bombas.
b) Abrir todas as válvulas do painel para drenagem do ar, fechando-as em seguida.
c) Fechar um dos ramos e deixar o outro aberto como já descrito.
d) Atuar nas válvulas esfera para que as bombas fiquem em série7.
e) Atuando na válvula globo e gaveta fixar uma vazão.
f) Fazer a leitura no rotâmetro. Anotar a vazão.
g) Abrir no painel as válvulas de leitura correspondentes à sucção e descarga de B1.
h) Fazer a leitura da pressão de sucção no indicador com P1 aberto. Anotar o valor e fechar P1.
i) Fazer a leitura da pressão de descarga no indicador com P4 aberto. Anotar o valor e fechar P4.
j) Subtrair do valor da pressão na descarga o valor da pressão na sucção7.
k) Com um termômetro medir a temperatura da água8.
l) Voltar ao item e) e repetir a seqüência para pelo menos cinco pontos9.
Observe-se que neste procedimento estão sendo implicitamente incluídas as perdas de carga entre as bombas B1 e B3 ou B2 e B4.
4.3 Curva de duas bombas em paralelo.
a) Ligar todas as bombas.
b) Abrir todas as válvulas do painel para drenagem do ar, fechando-as em seguida.
c) Abrir os dois ramos.
d) Atuar nas válvulas esfera para que as bombas B1 e B3 fiquem em paralelo e que B2 e B4 não fiquem em série com elas.
e) Atuando na válvula globo (V5) (com as válvulas gavetas V3 e V4 completamente abertas) acertar a vazão.
f) Verificar no painel se as diferenças de pressão entre a leitura de sucção (P1 e P5) para ambas as bombas. Note que ambas terão que ser iguais. Anotar o valor e fechar P1 e P5.
g) Anotar as vazões.
h) Fazer a leitura da pressão de descarga com P2 e P6 abertas (devem ser iguais). Anotar os valorese fechar P2 e P6
i) Subtrair do valor da pressão na descarga o valor da pressão na sucção7.
j) Com um termômetro medir a temperatura da água8.
_________________________
2 Se a manopla da válvula esfera aponta na direção do tubo ela está aberta.
3 A bomba B1 foi escolhida como exemplo. Poderia ser B3.
4 Esse valor posteriormente dividido pelo produto (r.g) será a AMT da bomba.
5 Essa temperatura permitirá tomar a densidade da água. Se o experimento demorar ela variará por efeito
Joule.
6 Entre eles os das vazões nula e máxima.
7 As bombas B1 e B2, por exemplo.
8 Também conhecida por Curva da Tubulação.
k) Voltar ao item e) e repetir a seqüência para pelo menos cinco pontos9.
4.4 Curva de quatro bombas em associação combinada.
a) Ligar todas as bombas.
b) Abrir todas as válvulas do painel para drenagem do ar, fechando-as em seguida.
c) Abrir os dois ramos.
d) Atuar nas válvulas esfera para que as bombas B1 com B2 e B3 com B4 fiquem em série. Conseqüentemente será feita a associação em paralelo;
e) Com as válvulas V3 e V4 completamente abertas iniciar a regulagem da vazão pela válvula V5. É importante que no início esta válvula V5 esteja parcialmente aberta.
f) Ir abrindo V5 até a vazão máxima
g) Variar a vazão com o fechamento de V5 e anotar as vazões.
h) Fazer a leitura da pressão de sucção da bomba B1 e B3 com P1 e P5 abertos. Anotar o valor e fechar P1 e P5 (devem dar os mesmos valores)
i) Fazer a leitura da descarga das bombas B2 e B4 com P4 e P8 abertas. Anotar os valores e fechar P4 e P8. Fazer a diferença entre os valores da P de sucção e descarga.
j) Com o termômetro medir a temperatura da água8.
k) Voltar ao item g) e repetir a seqüência para pelo menos cinco pontos9.
5. Tratamento dos dados experimentais
Construir os quatro gráficos, identificando os pontos 2’, 3’ e 4’ da Figura 2 e
tentando ver as curvas do sistema através dos pontos 1, 2, 3 e 4.
Bibliografia:
- Macintyre, A. J. Bombas e instalações de Bombeamento, Guanabara Dois, 1980.
- Perry, R.H.; Green D. Chemical Engineers' Handbook, 7a Edição, McGraw-Hill, 1997
_________________________
9 É bom lembrar que a atuação em uma válvula, abrindo ou fechando-a, muda o "sistema"
�PAGE \* MERGEFORMAT�1�