Associação de Bombas Hidráulicas

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INTRODUÇÃO 
Bombas são equipamentos mecânicos usados no transporte de líquidos através de tubulações; e recebem energia mecânica de um equipamento acionado (motor) que transferem-na para o líquido que está sendo bombeado, imprimindo-lhe mais pressão, velocidade ou ambas, a depender de suas características técnicas. Bombeamento pode ser definido como efeito de adicionar energia a um fluido para movê-lo de m ponto ao outro. As bombas mais comuns são as turbo bombas, quase sempre representada pelas bombas centrifugas que são maquinas nas quais a movimentação do líquido é obtido por forças que se desenvolvem na massa líquido quando à rotação de uma roda, denominado de impelidor, com tendo pás especiais. 
As bombas centrífugas podem ser associadas em série ou em paralelo. Podem ainda, em determinada situação, terem associação mista, isto é, em série e em paralelo simultaneamente. A necessidade de tais associações decorre de razões de naturezas diversas.
A associação de bombas é de grande importância para os processos industriais. Normalmente, as associações de bombas são feitas a fim de resolver problemas de vazão ou altura manométrica e também possibilitam em alguns sistemas maior flexibilidade e segurança operacional. Existem dois tipos de associações, as associações em série e paralelo. Usa-se a associação de bombas em série quando há necessidade de atender alturas manométricas totais elevadas, nessa associação a descarga da bomba é conectada à sucção da seguinte de modo que a vazão seja a mesma em todas as bombas, enquanto que a pressão de descarga desenvolvida será a soma de cada uma das unidades, no caso de bombas idênticas, a carga fornecida será o dobro daquela de uma bomba sozinha. As curvas características da instalação em série são obtidas pela adição das alturas de cada bomba para uma determinada vazão de processo. Na figura 1 abaixo pode se observa esse tipo de associação.
 Figura 1: Associação de bombas em Série
Já a associação de bomba em paralelo é utilizado para recalcar grandes vazões, superiores às capacidades das bombas encontradas no mercado. A figura 2 ilustra este tipo de associação. 
 Figura 2: Associação de bombas em Paralelo
Define-se como altura desenvolvida pela bomba, o trabalho por unidade de peso (massa*gravidade) do fluido, que a bomba é capaz de fornecer ao fluido, que escoa em uma determinada vazão. Essa altura pode ser calculada através do balanço de energia mecânica aplicado entre a sucção e o recalque da bomba:
 (Equação 1) 
H = Altura desenvolvida pela bomba
Wb= Trabalho por unidade de massa fornecido pela bomba
Na maioria dos casos, os termos de energia cinética e potencial são desprezíveis em relação à energia de pressão, no volume de controle considerado. Desta maneira:
(Equação 2)
Ou seja, a altura total desenvolvida pela bomba é proporcional à diferença de pressão entre a boca de recalque e a boca de sucção. O valor da altura desenvolvida pela bomba é determinado experimentalmente pelos fabricantes desses equipamentos e fornecido em catálogos na forma de curva característica da bomba. A vazão volumétrica de trabalho de uma bomba é denominada na bibliografia como capacidade da bomba e normalmente é expressa em m3 /h.
Neste experimento, será observada a queda de pressão em relação às diferentes vazões para cada tipo de associação. De posse desses dados, a Curva da Associação das Bombas poderá ser feita, onde a ordenada representa a altura manométrica e a abscissa, a vazão. Posteriormente, serão analisados os pontos de operação do sistema, sendo estes representados pelo ponto de interseção da curva do sistema com a curva da bomba.
OBJETIVOS
Conhecer a instalação que viabiliza a associação em série de bombas hidráulicas e levantar a curva da associação em série das bombas B1 e B2 e conhecer o comportamento das bombas através de suas curvas características. A partir de ensaios, determinar a curva característica da bomba: altura manométrica em função da vazão.
MATERIAIS UTILIZADOS
O equipamento utilizado neste experimento é demostrado na figura 3, sendo composto de: 
Reservatório
Bombas
Rotâmetros
Transdutores de pressão (Manômetro e vacuômetro)
Válvula 
Figura 3: Equipamento utilizado para associação de Bombas
MÉTODOS E DESCRIÇÃO 
Ao iniciar o experimento as válvulas estavam fechadas 
Em seguida foi definida a bomba que seria utilizada, após isso foi aberta a válvula que liga a bomba à linha do rotâmetro
 Após abri a válvula ligou a bomba da linha do rotâmetro.
 Posteriormente, a fim de obter vazões diferentes regulou-se a válvula de acordo com a vazão desejada sendo visualizada no rotâmetro, assim foi possível obter os valores de pressão de recalque e sucção através dos manômetros e vacuômetros, para cada valor de vazão lida no rotâmetro foi anotado. Estes procedimentos foram feitos para nove medições de vazão. 
No experimento em paralelo foram anotados apenas as novas vazões (vazões reais), porém realizando o mesmo procedimento descrito anteriormente.
E em seguida foram calculados os valores Hmt afim de plotar o gráfico da curva da bomba.
RESULTADOS E DISCURSSÕES 
No experimento realizado anteriormente, que teve como titulo curva característica da bomba, foram obtidos resultados que encontram-se na tabela 1, e que serão comparados com os dados obtidos pelo estudo de duas bombas em paralelo e de duas bombas em série.
Tabela 1: Resultados obtidos durante o experimento da curva característica da bomba
	Bomba
	Q(L/h)
	Pvac
	Pman (Pa)
	H
	ɤH2O (N/m3)
	0
	0
	411879
	41,986
	9810
	250
	0
	382459
	38,987
	9810
	500
	0
	333426
	33,988
	9810
	750
	0
	313813
	31,989
	9810
	1000
	0
	235360
	23,992
	9810
	1250
	0
	176520
	17,994
	9810
	1500
	0
	117680
	11,996
	9810
	1750
	0
	58840
	5,998
	9810
	2000
	0
	19613
	1,9993
	9810
O Hmt descrito na tabela 1 foi obtido através da equação 2
Onde : Hmt= altura manométrica total
 P2= Pressão manométrica
 P1= Pressão de Vacuo
 ρ*g= massa especifica
Ao realizar o experimento de bombas em paralelos as bombas possuíam a mesma potência, e foram obtidos valores que encontram-se na tabela 2.
Tabela 2: Resultados obtidos da associação de bombas em paralelo
	Associação em Paralelo
	Q(L/h)
	Rotâmetro(L/h)
	H
	0
	0
	41,986
	250
	500
	38,987
	500
	1100
	33,988
	750
	1550
	31,989
	1000
	2050
	23,992
	1250
	2500
	17,994
	1500
	3000
	11,996
	1750
	3500
	5,998
	1950
	3850
	1,9993
Também foi realizado experimento para bombas em series, onde os resultados obtidos encontram-se na tabela 3. 
Tabela 3: Resultados obtidos durante o experimento da associação de bombas em serie.
	Associação em Série
	Q(L/h)
	Pressão (Kg/cm²)
	Pressão (Pa)
	Pvac
	ɤH2O (N/m3)
	H
	250
	8,8
	862985,2
	0
	9810
	87,96995
	500
	6,8
	666852,2
	0
	9810
	67,97678
	750
	5,6
	549172,4
	0
	9810
	55,98088
	1000
	4,5
	441299,25
	0
	9810
	44,98463
	1250
	3,3
	323619,45
	0
	9810
	32,98873
	1500
	2,1
	205939,65
	0
	9810
	20,99283
	1750
	1,1
	107873,15
	0
	9810
	10,99624
	1950
	0,3
	29419,95
	0
	9810
	2,998976
Através da tabela 3 foi possível comparar as pressões com a da tabela 1 para uma bomba, é possível observar que a pressão teve, praticamente, seu valor dobrado, assim como a altura manométrica total.
Com os valores presentes nas três tabelas foi possível criar a curva característica para cada sistema ( bomba única, bombas em serie e paralelo), no qual mostra a variação da altura manométrica com a vazão.
Gráfico 1: Curva de associação da bomba única, bombas em serie e bombas em paralelo
E podemos perceber claramente as características da associação em série e em paralelo como vendo a altura manométrica máxima de ambos os gráficos, que é bem
maior no gráfico da associação em série, e também é fácil de ver que para uma certa altura manométrica a associação em paralelo é capaz de produzir uma vazão bem maior do que a associação em série.
Na teória para obter-se a curva característica de uma associação de bombas em série soma - se as ordenadas de cada uma das curvas correspondentes. No caso da curva de duas bombas iguais dobram-se estas ordenadas correspondentes a mesma vazão.
No sistema em paralelo, observa-se, como esperado, um aumento da vazão volumétrica. Neste tipo de sistema, estão envolvidos todos os manômetros instalados, havendo aumento do diferencial de pressão em todos eles, a exceção do primeiro, quando comparados ao sistema em série, devido justamente ao aumento da vazão. 
CONCLUSÃO
Podemos concluir que as diferentes associações devem ser usadas em situações diferentes. Quando quisermos vencer um recalque maior devemos utilizar a associação de bombas em série, e quando quisermos fornecer uma vazão maior devemos utilizar a associação em paralelo de bombas, sendo assim a associações de bombas é um mecanismo de extrema importância em processos em geral.
Os valores obtidos experimentalmente foram satisfatórios, uma vez que há algumas fontes de erro podem ter afetado os resultados sendo eles: o ajuste da vazão do rotâmetro, ocorrido defeito da válvula ou no manômetro e o vacuômetro, ou até mesmo erro do experimentador.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS
Fox, R. W. ; McDonald, A.T., Introdução à Mecânica dos Fluídos, Ed. Guanabara Dois, 1981. 
Macintyre, A. J, Bombas e Instalações de Bombeamento, Ed. Guanabara Dois, 1980.
Foust, A. S.;Wenzel, L. A.; Clump, C. W.; Maus, L.; Andersen, L. B., Princípios de Operações Unitárias, LTC Editora, 1982.