Relatório 6 associação de bombas serie(mecflu)

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Centro Universitário da FEI
Disciplina: Mecânica dos fluidos para engenheira química
Associação de Bombas em Série
Bruna Mirabella Tonarque 
Camila Pacheco Cabral
Fernanda Boscari
Jessica Teixeira Speranza
Matheus da Silva Lopes 
Thayssa C. Burgos Biajante 
RA:11.116.694-8
RA:11.116.659-1
RA: 11.116.680-7
RA:11.116.019-8
RA:11.116.541-1
RA:11.116.648-4
Período: Diurno
Turma: 140 
Professor: Luciano Gonçalves Ribeiro
São Bernardo do Campo
2018
Resumo
O experimento de associação de bombas em série é utilizada quando deseja – se obter uma carga manométrica elevada e desproporcional em relação à vazão. A experiência será realizada com as duas bombas IMBIL e deve ser feito um caminho, abrindo e fechando algumas válvulas, para que se tenha a associação em série das duas bombas. Com os dados obtidos durante o experimento, será levantada uma curva HBA = f (QA) da associação em série das bombas B1 e B2, que será comparada com as curvas de cada bomba separadamente.
Introdução 
A associação de bombas em série é utilizada quando deseja – se obter uma carga manométrica elevada e desproporcional em relação à vazão. Com isso, antes de tudo deve-se verificar se a carcaça da última bomba é suficientemente resistente para suportar a pressão desenvolvida pela associação. 
A experiência será realizada na bancada que opera com as duas bombas IMBIL e através da abertura e do fechamento de algumas válvulas, vamos permitir a associação em série das bombas. 
A partir dos dados obtidos durante o experimento, será levantada uma curva HBA=f(QA) da associação em série das bombas B1 e B2, que será comparada com as curvas de cada bomba separadamente, obtidas anteriormente no experimento 3.
Revisão Bibliográfica
No experimento usou-se duas bombas centrífugas radiais de mancal INI – BLOC 32 125 da marca IMBIL, que é usada para bombear líquidos limpos ou turvos. Esse tipo de bomba é usado em saneamento, irrigação, indústrias químicas e petroquímicas, usinas de açúcar, destilarias, papel e celulose, esgoto bruto, circulação de óleo térmico, entre outros.
“A associação de bombas em série é utilizada quando desejamos uma carga manométrica elevada e desproporcional em relação à vazão” (SANTOS, 2007, p.135). Para utilizar-se bombas em série é necessário verificar se a segunda bomba suportará a pressão gerada pela associação.
Quando bombas são colocadas em uma associação em série, a associação segue as seguintes equações: 
HBA= HB1 + HB2
QA= Q1 + Q2
NA= N1 + N2
Onde: 
HB = carga manométrica da bomba;
Q = vazão da bomba;
N = potência da bomba.
A seguir, há um exemplo de como ficaria um gráfico de carga manométrica da bomba isolada, e o gráfico de uma associação de duas dessa mesma bomba.
Gráfico 1 - exemplo da curva manométrica de uma bomba isolada.
Gráfico 2 – exemplo da curva manométrica de duas bombas iguais às do gráfico 1.
Para o cálculo da vazão utilizou-se a seguinte fórmula:
Q = = 
Onde:
Q: vazão(m3/s);
Δh: Altura da água no tanque (m);
Atanque: área do tanque (m2);
t: tempo para ocupar o volume (s);
V: volume no tanque (m3).
Para calcular as velocidades nas tubulações, foi utilizada a fórmula:
 Onde: 
V=velocidade (m/s);
Atanque= Área do tanque(m2);
Q=vazão(m3/s)
D=Diâmetro da tubulação.
		Para calcular a carga manométrica da associação, utilizou-se:
Onde:
HB = Carga manométrica das bombas associadas (m);
v1 =Velocidade de entrada do fluido na primeira bomba (m/s);
v4 = Velocidade de saída do fluido na segunda bomba (m/s);
g = aceleração da gravidade(≅ 9,8 m/s2);
P1= pressão manométrica de entrada do fluido na primeira bomba (N/m2);
P2= pressão manométrica de saída do fluido na primeira bomba (N/m2);
 	 γ = peso especifico da água;
 P3= pressão manométrica de entrada do fluido na segunda bomba (N/m2);
 P4= pressão manométrica de saída do fluido na segunda bomba (N/m2).
Procedimento Experimental
Inicialmente, verificou-se qual o caminho o fluido iria percorrer através das duas bombas Imbil arranjadas em série, esse esquema pode ser observado na Figura 1.
O fluido entrou pela sucção da bomba A (BA) e, após, foi encaminhado para a bomba B (BB), abriu-se as válvulas necessárias para que esse caminho fosse percorrido e fechou-se as que permitiriam a saída por algum caminho diferente do escolhido, todas essas válvulas estão representadas no esquema abaixo (Figura 1). 
Fizeram-se 5 ensaios a pressões de sucção da bomba A diferentes, sendo um de pressão máxima, um de mínima e outros três de valores intermediários. Em cada ensaio obtiveram-se 4 valores de pressões, correspondentes às pressões de sucção e descarga da bomba A e sucção e descarga da bomba B, além disso, pôde-se obter dados do h (mm- altura do piezômetro) e t (s) para o fluido atingir tal altura. 
Com os dados coletados realizaram-se alguns cálculos, encontrou-se a curva de carga manométrica das bombas associadas em série e comparou-se com a do fabricante e com as curvas da bomba A e B separadas, que foram obtidas em um dos experimentos anteriores. 
Figura 1 – Esquema em série das 2 bombas Imbil
Válvulas abertas 
Válvulas fechadas
BA 
BB 
Resultados e Discussões
Resultados 
Dados 
Para realizar os cálculos, os seguintes dados foram utilizados:
Tabela 1 - Dados experimentais
	 
	h (mm)
	t(s)
	P1(mH2O)
	P2(kgf/cm2)
	P3(kgf/cm2)
	P4(kgf/cm2)
	1
	100
	16,88
	-3,4
	2,15
	0,9
	3,6
	2
	100
	21,25
	-2,8
	2,6
	1,6
	4,5
	3
	100
	24,56
	-1,8
	3
	2,25
	5,5
	4
	100
	37,59
	-1
	3,5
	3
	6,5
	5
	100
	0
	0
	3,8
	3,65
	7,2
Tabela 2 - Valores calculados
	
	Q(m3/s)
	Q(m3/h)
	v1(m/s)
	v4(m/s)
	HBA
	1
	1,14.10-2
	40,86
	5,24
	11,80
	63,3
	2
	9,02.10-3
	32,46
	4,17
	9,37
	65,0
	3
	7,80.10-3
	28,08
	3,60
	8,11
	69,7
	4
	5,1.10-3
	18,35
	2,35
	5,30
	73,3
	5
	0,00
	0,00
	0
	-
	73,5
	Bomba A
	HB
	Qn(m3/h)
	HBN
	Q(m3/h)
	28,02
	19,87
	27,87
	19,92
	29,62
	19,01
	29,44
	19,07
	33,98
	13,87
	33,59
	13,95
	34,54
	0,00
	33,31
	0,00
 Tabela 3 - Valores experimentais da bomba A
 Tabela 4 - Valores experimentais da bomba B
	Bomba B
	HB
	Qn
	HBN
	Q(m3/h)
	25,00
	23,19
	25,26
	23,08
	30,84
	17,38
	30,87
	17,37
	35,81
	11,45
	35,46
	11,50
	37,00
	0,00
	37,47
	0,00
Dados fornecidos:
Atanque = 1,916 m2
Diâmetro de sucção da bomba (Ds) = 52,5mm
Diâmetro de recalque da bomba (Dr) = 35mm
Peso especifico da água =10000N/m3
A seguir, se encontram exemplos dos cálculos realizados para Tabela 2 (linha 1) utilizando os dados da tabela 1 (linha 1), sendo que para as demais linhas repetiu-se de mesmo modo os cálculos. 
Para a homogeneidade das equações, algumas grandezas serão convertidas para o S.I. (Sistema internacional). 
Cálculo da vazão Q(m3/s)
Q = = 
Onde:
Q: vazão(m3/s);
Δh: Altura da água no tanque (m);
Atanque: área do tanque (m2);
t: tempo para ocupar o volume (s);
V: volume no tanque (m3).
Q = = = 1,14.10-2 m3/s (x3600)= 40,86 m3/h
Cálculo da velocidade de entrada da primeira bomba (v1) e da velocidade de saída da segunda bomba (v4)
Q=V. A ⇒ V = ; Atanque= ⇒ V = 
 Onde: 
V=velocidade (m/s);
Atanque= Área do tanque(m2);
Q=vazão(m3/s)
D=Diâmetro da tubulação.
Para o cálculo da velocidade de entrada da primeira bomba (v11) será utilizado o diâmetro de entrada da mesma Ds:
 = = = 5,24 m/s
Para a velocidade de saída, será utilizado o diâmetro de saída da mesma (Dr):
 = = = 11,80 m/s
Cálculo da carga manométrica da bomba HB (m): 
HBA= + 
Onde:
HB = Carga manométrica das bombas associadas (m);
v1 =Velocidade de entrada do fluido na primeira bomba (m/s);
v4 = Velocidade de saída do fluido na segunda bomba (m/s);g = aceleração da gravidade(≅ 9,8 m/s2);
P1= pressão manométrica de entrada do fluido na primeira bomba (N/m2);
P2= pressão manométrica de saída do fluido na primeira bomba (N/m2);
 	 = peso especifico da água.
P3= pressão manométrica de entrada do fluido na segunda bomba (N/m2);
P4= pressão manométrica de saída do fluido na segunda bomba (N/m2);
Os cálculos de HBA, serão feitos de acordo da seguinte maneira exemplificada para HBA1.
HBA1= + = + = 63,3m
Resultado gráfico
Com os dados obtidos nos itens anteriores, foi possível traçar as curva de das bombas associadas em série (HBA=f(QA)), para compará-la com as do fabricante e das bombas separadas.
Figura 2 – Curvas HB=f(Q) do fabricante e dos dados experimentais
4.2 Discussões
Analisando a Figura 1, pode-se notar que há uma grande semelhança entre a curva do fabricante e a experimental de bombas em associação, sendo que também é possível observar que está última apresenta um aumento de perda de carga e de vazão, que é o que ocorre quando duas bombas são colocadas para trabalhar juntas, em série. 
Além disso, pode-se notar a partir das curvas das bombas separadas, A e B, que seus seus comportamentos de vazão e perda de carga são consideravelmente menores, demonstrando que sua associação em série é capaz de fazê-las alcançar valores que não conseguiriam quando sozinhas, porém tendo o efeito de aumentar em quase duas vezes mais sua perda de carga.
Conclusão 
Este experimento tinha como objetivo estudar através da pratica a associação de bombas em série, e posteriormente levantar uma curva HBA = f (QA) com os valores obtidos comparando-a com a curva de associação em série oferecida pelo fabricante. Objetivo que foi contemplado durante o experimento e a realização desse relatório.
No procedimento experimental pode-se observar um aumento nas pressões manométricas de entrada e saída da segunda bomba devido a existência de um primeira bomba já operando. Através dos cálculos e do levantamento das curvas pode-se notar que existe uma grande semelhança no comportamento da curva de associação em série obtida em relação ao comportamento da fornecida pelo fabricante. Nota-se também um grande aumento na carga manométrica e vazões obtidas através da associação em série das bombas, se comparadas as curvas das bombas A e B operando normalmente. Tais valores não seriam obtidos operando-se normalmente.
Com esse experimento pode-se comprovar que a associação de bombas em série é uma alternativa eficaz em um projeto onde se existe a necessidade de aumentar a carga manométrica sem se ter um gasto adicional, modificando apenas parte da instalação já existente. 
Referências Bibliográficas
[1]SANTOS, S. L.; Laboratório de Máquinas Hidráulicas; São Bernardo do Campo: Centro Universitário FEI, 2017
(Experiência 6 – páginas 6.1 a 6.7)
[2] SANTOS, Sérgio Lopes do; Bombas & Instalações Hidráulicas; São Paulo; LCTE Editora; 2007.
[3]http://ftp.demec.ufpr.br/disciplinas/TM120/APOSTILA_MH/Assoc_bombas-1.pdf acessado no dia 06/05/2018 às 18:00.