Prática 3 - Hidráulica (UFOP)

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO 
ESCOLA DE MINAS 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL 
CIV 271 - HIDRÁULICA 
 
 
 
 AULA PRÁTICA III 
 
 
Bombas Centrífugas e suas curvas características 
 
 
Docente: ​Prof. Dr. Gilberto Queiroz 
Discentes: 
Ana Gabriela de Castro 
Daniella Nascimento 
Gabriel Meneses 
Manoela Rioga 
 
Ouro Preto 
2019 
 
Turma: ​21 - ​Grupo:​ D 
Discentes: 
Ana Gabriela Pena de Castro 
________________________________ 
Daniella Aurora do Nascimento 
________________________________ 
Gabriel de Oliveira Meneses 
________________________________ 
Manoela Xavier Rioga 
________________________________ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ouro Preto 
2019 
1.1 Introdução 
Como visto anteriormente, as bombas são máquinas hidráulicas que tem capacidade de 
introduzir energia a um escoamento, isto é, são máquinas que recebem energia potencial e 
transformam parte desta potência em energia cinética e de pressão, cedendo essas energias ao 
fluído a ser bombeado. Esse fluído, na Hidráulica, será a água, que é recirculada e transportada 
de um ponto a outro, desta forma, sempre indicando o uso de bombas hidráulicas quando há a 
necessidade de aumentar a pressão, sua velocidade de um escoamento, ou ambas. 
Existem dois tipos de bombas principais, que variam de acordo a necessidade, e se 
subdividem em algumas outras, sendo elas: bombas volumétricas ou as turbobombas (bombas 
hidrodinâmicas), também chamadas de bombas centrífugas, como detalha a figura a seguir: 
 
Figura 1: ​Tipos de bombas. 
Fonte: Bombas Hidráulicas, UFPR, 2006. 
Conforme foi destacado na imagem acima, as bombas centrífugas serão o objeto de 
estudo neste trabalho. 
1.2 Objetivos 
Através da parte teórica dada em sala, observar e conhecer os principais tipos de bombas 
hidráulicas e funcionamento das bombas centrífugas. Por experimentações, obter parâmetros do 
ponto de operação nas curvas de altura manométrica e relacionar com a vazão; relacionar a 
potência útil com a vazão; relacionar a potência mecânica com a vazão; relacionar a potência 
elétrica com a vazão; e relacionar também, o rendimento e a vazão da bomba centrífuga. 
1.3 Fundamentação Teórica 
As bombas centrífugas, como descrito na figura abaixo, funcionam de forma a 
movimentar o fluido através das forças que se desenvolvem em sua massa devido a rotação de 
um eixo que possui acoplado um rotor, que irá receber o fluido pelo seu centro e o expulsar em 
sua periferia, por meio da ação da força centrífuga. 
 
Figura 2: ​Esquema de bomba centrífuga. 
Fonte: Bombas Hidráulicas, UFPR, 2006.. 
Dentre as informações pertinentes a se conhecer sobre o funcionamento de uma bomba, 
tem-se algumas como a vazão a ser recalcada. O cálculo da vazão está relacionado a algumas 
outras variáveis como diferença de pressão, demanda necessária, jornada, dentre outras. Para os 
cálculos que serão realizados, a vazão será dada por: 
0, 6977 ( )Q = 2 ρ
Δp 0,4927 
Além da altura manométrica , que associada à vazão em [m³/h] possibilita realizar manH 
a escolha da bomba que melhor irá atender ao sistema avaliado. A altura manométrica pode ser 
definida segundo DJALMA (1999, p. 31) “A quantidade de energia que deve ser absorvida 1 kg 
de fluido que atravessa a bomba, a diferença de pressão entre os dois reservatórios e a resistência 
natural que as tubulações e acessórios oferecem ao escoamento dos fluidos (perda de carga).” 
Sendo calculada na situação presente da seguinte forma: 
man yH = M − V + 
Onde: 
M = γ
P2 − γ
Patm 
V = γ
Patm − γ
P1 
y = ho (altura geométrica) 
Outras informações também se fazem importantes ao estudar um sistema elevatório. 
Como a potência hidráulica (W) dada por: 
manW = ρ × Q × g × H 
1.4 Procedimentos 
Figura 3: ​Esquema da montagem da bancada experimental. 
Fonte: Autoria dos Alunos, 2019. 
Os equipamentos usados foram: a bomba Centrífuga, balança, trena, tacômetro, 
termômetro, motor elétrico, vacuômetro, voltímetro, amperímetro, manômetro, reservatório de 
água e tubulação PVC. 
Inicialmente foi verificado o funcionamento da bomba, após o escorvamento dela. Com a 
bomba ainda desligada, tarou-se a balança e foi ajustado o contrapeso do braço de alavanca de 
forma a equilibrar o sistema, de maneira que a força exercida no prato foi zero. Mediu-se e foi 
anotado o braço de alavanca. 
Após fechamento do registro de recalque, a bomba foi ligada, segurando sempre com 
cuidado, o braço da alavanca, de forma a evitar golpear o prato da balança. Em seguida, foi feito 
a leitura da voltagem no voltímetro, da corrente no amperímetro, da força na balança, da 
velocidade angular no tacômetro, da pressão de recalque, da pressão de sucção no 
mano-vacuômetro e das alturas no manômetro do medidor de vazão. 
Aumentou-se a vazão, que modificou o registro de recalque. Aguardou então que o 
regime ficasse permanente e novamente foram feitas leituras das medidas comentadas 
anteriormente. Foram feitas 5 medições possíveis desde a vazão nula, até a vazão máxima da 
bomba para posteriores cálculos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1.6 Resultados e Análises 
As leituras realizadas permitem a formulação de gráficos, utilizando os resultados obtidos 
acima, para uma melhor visualização, o que também torna possível uma melhor análise dos 
mesmos. As curvas características retratam o comportamento da bomba, mostrando a relação de 
interdependência entre as grandezas que caracterizam seu funcionamento. 
A variação de vazão realizada no experimento ocorre pela variação da abertura do 
registro de recalque, já que numa instalação de bombeamento, pode haver a necessidade de 
variar a vazão para atender o consumo. Essa correlação permite algumas afirmações como a 
variação do valor da altura manométrica e o efeito nos valores das potências (útil, do eixo, 
elétrica) e do rendimento total e da bomba. 
Gráfico 1: ​Altura Manométrica x Vazão 
 
A diminuição da altura manométrica ocorre porque ao longo do escoamento, o fluido não 
necessita mais de energia para vencer o desnível da instalação, isto é, menor será a quantidade de 
energia que deve ser absorvida por um quilograma (kg) de fluido que atravessa a bomba. 
Com isso, nota-se o crescimento do rendimento, total e da bomba, pois estes dependem 
da altura manométrica, que quanto menor for - como abordado anteriormente - maior será o 
rendimento. Esse aspecto da curva que representa Rendimento x Vazão, mostra que a bomba 
centrífuga é mais adequada para trabalhar em instalações onde há variação da vazão, como no 
caso deste experimento. 
Gráfico 2: ​Rendimento da Bomba x Vazão 
 
Gráfico 3:​ Rendimento do Motor x Vazão 
 
Além disso, também é notável o crescimento das potências. O aumento da potência útil 
associa-se ao aumento da vazão; o aumento da potência do eixo está relacionado ao braço de 
alavanca, ao número de voltas, a força dele e, assim, ao torque; e, por fim, o aumento da potência 
elétrica está ligado ao aumento da corrente elétrica durante o aumento da vazão. As bombas 
centrífugas precisam de atenção quando há um aumento da vazão e uma diminuição da altura 
manométrica, como neste caso, pois conforme as curvas mostram, maior será a potência 
necessáriaao acionamento, a ponto de sobrecarregar o motor. 
Gráfico 4:​ Potência Útil x Vazão 
 
Gráfico 5: ​Potência no eixo x Vazão 
 
 
 
Gráfico 6: ​Potência Elétrica x Vazão
 
1.7. Conclusão 
Após a realização dos procedimentos e, posteriormente, dos cálculos, a análise dos 
resultados obtidos permitiu relacioná-los entre si e entre as fundamentações teóricas discutidas 
ao longo do trabalho e em sala de aula. 
Dessa forma, através desta análise das curvas características, dos gráficos e da planilha 
de resultados, conclui-se que a presença da bomba no sistema hidráulico, juntamente com o 
aumento da vazão, provocam uma diminuição na altura manométrica e um aumento nas 
potências (útil, do eixo, elétrica) e, consequentemente, no rendimento total e da bomba. Sendo 
assim, conhecendo todos os fatores e variáveis envolvidos no sistema elevatório, torna-se 
possível a escolha adequada da bomba. 
1.8. ​Bibliografia 
DA SILVA, Gilberto Queiroz. ​Lições de Hidráulica Geral. ​Ouro Preto, 2015. (Apostila) 
 
PORTO, Rodrigo de Melo. ​Hidráulica Básica.​ São Paulo, 2006. 
AMANTHEA, Nelson. ​Bombas Hidráulicas. ​Junho, 2006. Disponível em: 
http://ftp.demec.ufpr.br/disciplinas/TM120/APOSTILA_MH/bombas_hidraulicas-1.pdf. Acesso 
em: 26 nov. 2019. (Apostila)