Aula nº 9 - Associação de bombas

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AULA DE LABORATÓRIO N.º 4 
ASSOCIAÇÃO DE BOMBAS EM SÉRIE E PARALELO 
1.INTRODUÇÃO 
É frequente associar bombas em instalações elevatórias de água ou esgoto, 
em instalações industriais, com o objetivo de ampliar o campo de variação da vazão 
e da altura manométrica, flexibilizar a operação do sistema e aumentar a segurança 
operacional. Pode-se associar duas ou mais bombas numa mesma instalação em 
série ou em paralelo. 
1. 1 Associação em série 
A associação em série visa aumentar a energia fornecida ao fluido e é 
utilizada em instalações com grandes alturas de elevação, ou então, quando há 
necessidade do desenvolvimento de grandes pressões. 
É possível obter a associação em série de duas maneiras diferentes: 
- Colocação de mais de um rotor no mesmo eixo da bomba (bombas 
multicelulares), conforme figura 1. 
 
 Figura 1: Associação em série em uma mesma carcaça 
- Colocação de duas ou mais bombas independentes interligadas, conforme 
figura 2. Nesse caso, a descarga de cada bomba é conectada à sucção da 
seguinte, de modo que a vazão será a mesma em todas as bombas, 
enquanto que a pressão total do sistema será a soma das pressões 
desenvolvidas pelas bombas associadas. 
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 Figura 2: Associação em série de bombas independentes 
A curva característica, Hman = f (Q), do conjunto, é obtida a partir das curvas 
de cada uma das bombas, somando-se as alturas manométricas correspondentes 
aos mesmos valores de vazão, conforme figura 3. 
 
 Figura 3: Processo de obtenção da curva da associação em série 
1.2 Associação em paralelo 
A associação em paralelo visa aumentar a vazão recalcada e dar ao sistema 
uma maior flexibilidade, em termos de atendimento da demanda, através da retirada 
ou colocação das unidades em funcionamento. É muito utilizada em abastecimento 
de água de cidades e serviços industriais. Pode ser feita, também, de duas maneiras 
diferentes: 
- Colocação de um rotor de dupla sucção, conforme figura 4. 
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 Figura 4: Associação em paralelo em uma mesma carcaça 
- Colocação de duas ou mais bombas independentes interligadas, conforme 
figura 5. Nessa associação, a tubulação de recalque de cada bomba é 
conectada à tubulação de recalque do sistema, de modo que a pressão, 
na saída, será a mesma em todas as bombas, enquanto que a vazão total 
será a soma das vazões desenvolvidas pelas bombas associadas. 
 
 Figura 5: Associação em paralelo de bombas independentes 
A curva característica, Hman = f (Q), do conjunto, é obtida a partir das curvas 
de cada uma das bombas, somando-se as vazões correspondentes aos mesmos 
valores de alturas manométricas, conforme figura 6. 
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 Figura 6: Processo de obtenção da curva da associação em paralelo 
 
2. ESQUEMA DA BANCADA DE TESTE DO LABORATÓRIO 
A figura 7 apresenta uma vista de frente da instalação do laboratório, que é 
constituída essencialmente das seguintes partes: 
1) Conjunto moto bomba 1. 
2) Conjunto moto bomba 2. 
3) Reservatório. 
4) Medidores de vazão. 
5) Medidores de pressão. 
6) Registros controladores de vazão. 
7) Quadro elétrico de comando e controle. 
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Figura 7: Vista de frente da bancada de teste da associação de bombas 
 
3. PARTES COMPONENTES DA BANCADA 
3.1 Conjunto moto bomba 1 
Trata-se de uma bomba centrífuga, acionada por um motor elétrico de dupla 
velocidade de rotação com as seguintes características: 
� Diâmetro externo do rotor = 130 mm; 
� Número de palhetas = 7; 
� Rotação de acionamento baixa = 1400 rpm; 
� Pressão máxima para a baixa rotação = 0,6 kg/cm2; 
� Vazão máxima para baixa rotação = 21; 
� Potência máxima para baixa rotação = ... Hp; 
� Rotação de acionamento alta = 2800 rpm; 
� Pressão máxima para a alta rotação = 2,5 kg/cm2; 
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� Vazão máxima para a alta rotação = 40; 
� Potência máxima para a alta rotação = 5,5 Hp. 
3.2 Conjunto moto bomba 2 
Trata-se de uma bomba centrífuga com características análogas à anterior, 
mas acionada por um motor dinamométrico capaz de permitir o valor do torque no 
seu eixo de rotação. 
3.3 Reservatório 
A bancada possui um reservatório, com capacidade de 1200 litros, dividido 
em duas partes: uma para a vazão recalcada e outra para a vazão aspirada, com um 
sistema de intercâmbio entre as partes, permitindo nível de água constante e 
funcionamento contínuo do grupo. 
3.4 Medidores de vazão 
Trata-se de dois medidores tipo rotâmetro instalados em derivação na saída 
de cada bomba. 
O rotâmetro, também conhecido como fluxômetro, consiste em um tubo de 
vidro de seção crescente dentro do qual existe um flutuador de metal que se 
movimenta conforme a velocidade do fluido. Ele é montado na posição vertical, 
diretamente na linha de acionamento 
do fluido, conforme figura 8. A 
extremidade de menor diâmetro está 
na parte inferior e é a entrada do 
fluido. A folga ou o espaço anular 
entre o flutuador e o diâmetro interno 
do tubo forma um orifício de área 
variável. O flutuador alcança uma 
posição de equilíbrio, quando a força 
ascendente do fluido, passando pelo 
espaço anular, torna-se igual à força 
descendente do flutuador. A vazão 
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(Q’) é lida diretamente em uma escala graduada no próprio tubo. 
Figura 8: Vista do rotâmetro da bancada de teste 
Chamando de: 
Q’ = vazão em m3/h e Q =vazão em m3/s. 
Teremos: 
3600
'Q
Q = (1) 
Obs: Para a associação em paralelo considerar 
QQQ
total
'
2
'
1
'
+= (2) 
3.5 Medidores de pressão 
Estão instalados na bancada dois vacuômetros, sendo um na entrada da 
bomba 1 e outro na entrada da bomba 2, e dois manômetros, sendo um manômetro 
na saída da bomba 1 e o outro na saída da bomba 2. 
Os medidores de pressão utilizados na bancada são do tipo Bourdon. Este 
manômetro consiste em um tubo de seção oval dobrado de maneira circular, como 
mostra a figura 9. Uma das extremidades (inferior) é selada e presa a um quadrante 
pivotado. A outra extremidade (superior) está conectada a um sistema dentado que, 
por sua vez, está conectado aos dentes de uma engrenagem que movimenta o 
ponteiro. Ou seja, a deformação produzida no tubo é amplificada mecanicamente e 
transformada em movimento angular de um ponteiro associado a uma escala 
previamente calibrada. 
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 Figura 9: Vista do manômetro de Bourdon 
 Os medidores de pressão permitem determinar a altura manométrica de cada 
bomba, do conjunto associado em série e do conjunto associado em paralelo, pois 
sabemos que: 
yVMHman ++= (3) 
Onde: 
M: leitura do manômetro; V: leitura do vacuômetro; Y: cota entre os 
mostradores do manômetro e vacuômetro. 
Considerando Y = 0, 
temos: 
 VMHman += (4\ 
Obs. Como os manômetros apresentam a escala em kgf/cm 2 e os 
vacuômetros em mmHg , deve-se ter o cuidado de transformar as unidades das 
medidas para o cálculo do Hman em mca. 
Podemos considerar: 
1 kgf/cm2 = 10 mca e 760 mmHg =10 mca 
3.6 Registros controladores de vazão 
Na bancada, estão instalados três registros maiores, tipo gaveta, que são 
utilizados para controlar a vazão do conjunto ou para a manutenção do mesmo e 
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dois registros menores, que são utilizados para associar as bombas em série ou em 
paralelo, conforme figura 10. 
Para estabelecer a associação em série o posicionamento dos registros deve 
permanecer: 
- registros 10 e 12 fechados; registros 9, 11, 13 e 14 abertos. 
 
Para aassociação em paralelo deve-se manter: 
- registro 11 fechado; registros 9, 10, 12 ,13 e 14 abertos. 
 
 
 Figura 10: Esquema analítico do conjunto 
LEGENDA DA FIGURA 9: 
1. Conjunto moto-bomba 1. 
2. Conjunto moto-bomba 2. 
3. Reservatório de aspiração. 
4. Reservatório de recalque. 
5. Medidores de vazão tipo rotâmetro. 
6. Manômetros. 
7. Vacuômetros. 
8. Manovacuômetro. 
9. Registro gaveta na linha da aspiração da bomba 1. 
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10. Registro gaveta na linha da aspiração da bomba 2. 
11. Registro gaveta para a associação em série ou em paralelo. 
12. Registro gaveta para controle de vazão da bomba 1. 
13. Registro gaveta para controle de vazão da bomba 2 e para controle 
de vazão da associação em série ou paralelo. 
14. Registro para comunicação entre os reservatórios. 
15. Válvula de pé. 
3.7 Quadro elétrico de comando e controle 
O quadro elétrico de comando está montado sobre um suporte antivibratório e 
é composto de: 
- um amperímetro; um voltímetro; dois watímetros para a determinação da 
potência elétrica absorvida em cada conjunto moto-bomba; um interruptor 
geral; um comando de proteção e seletivo para as duas velocidades de 
cada conjunto moto-bomba. 
A alimentação elétrica padrão é trifásica –220/380 v –, a frequência é de 50 
ou 60 Hz e a potência máxima requerida é de 8,5 kW. 
 
4.TESTES A SEREM REALIZADOS 
 Os testes consistem em simular situações na bancada que possibilitem 
levantar dados de vazão (Q), Pressões (M) e (V), para a obtenção das curvas 
características para alta rotação (2800 rpm) e para a baixa rotação (1400 rpm) da 
bomba1, da bomba 2; das duas bombas trabalhando associadas em série e das 
duas bombas trabalhando associadas, em paralelo. Antes de se iniciar os testes, são 
necessários alguns cuidados para que os valores obtidos nos medidores sejam os 
mais exatos possíveis. 
4.1 Procedimentos iniciais: 
• Verificar a abertura do reservatório. 
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• Verificar se a conexão elétrica está efetuada de modo correto segundo o 
esquema da bancada e segundo a tensão disponível. 
• Verificar a funcionabilidade dos aparelhos de medição segundo instrução 
particular de cada instrumento. 
• Inserir alimentação elétrica transmitida pelo interruptor geral. 
• Controlar a tensão da linha por meio de um voltímetro. 
• Controlar a lubrificação das bombas. 
• Colocar em funcionamento sucessivamente as duas bombas, ligando primeiro 
a bomba 1 e em seguida a bomba 2, tendo o cuidado de verificar o 
posicionamento de abertura dos registros para evitar o refluxo. 
• Verificar se as bombas estão escorvadas. 
4.2 Realização dos testes com o objetivo de analisa r o comportamento das 
bombas associadas em série e em paralelo: 
4.2.1 Obtenção das curvas Hman = f(Q) para a rotação de 1 400 rpm ou para a 
rotação de 2800 rpm para a bomba 1: 
Etapas do teste: 
• Para colocar em funcionamento somente a bomba 1, deve-se inicialmente 
fechar os registros 10, 11 e 13 e abrir os registros 9, 12 e 14. 
• Ligar o conjunto posicionando a chave de comando na rotação desejada, 
conforme indicação no painel de controle. 
• Com o REGISTRO (13) FECHADO, fazer as leituras do Manômetro (M) em 
kgf/cm 2 – instalado à saída da bomba 1 - do Vacuômetro em mmHg –
instalado à entrada da bomba 1 - e do Rotâmetro (Q’) em m3/h – instalado à 
saída da bomba 1. Obtidas as leituras, fazer a anotação na folha de teste. 
• Abrir parcialmente o registro (13), repetir a operação para diversas posições 
de abertura deste registro e anotar os resultados na folha de teste. 
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• Repetir a operação para os resultados duvidosos. 
4.2.2 Obtenção das curvas Hman = f(Q) para a rotação de 1 400 rpm ou para a 
rotação de 2800 rpm para a bomba 2: 
Etapas do teste: 
• Para colocar em funcionamento somente a bomba 2, deve-se inicialmente 
fechar os registros 9, 11, 12 e 13 e abrir os registros 10 e 14 . 
• Ligar o conjunto posicionando a chave de comando na rotação desejada, 
conforme indicação no painel de controle. 
• Com o REGISTRO (13) FECHADO, fazer as leituras do Manômetro (M) em 
kgf/cm 2 – instalado à saída da bomba 2 - do Vacuômetro em mmHg –
instalado à entrada da bomba 2 - e do Rotâmetro (Q’) em m3/h – instalado à 
saída da bomba 2. Obtidas as leituras, fazer a anotação na folha de teste. 
• Abrir parcialmente o registro (13), repetir a operação para diversas posições 
de abertura deste registro e anotar os resultados na folha de teste. 
• Repetir a operação para os resultados duvidosos. 
4.2.3 Obtenção das curvas Hman = f(Q) para a rotação de 1 400 rpm ou para a 
rotação de 2800 rpm para as bomba 1 e 2 associadas em paralelo : 
Etapas do teste: 
• Para colocar em funcionamento as bomba 1 e 2 em paralelo, deve-se 
inicialmente fechar os registros 11, 12 e 13 e abrir os registros 9, 10 e 14. 
• Ligar os conjuntos posicionando as chaves de comando na rotação desejada, 
conforme indicação no painel de controle. 
• Com os REGISTROS (12 e 13) FECHADOS, fazer as leituras do Manômetro 
(M) em kgf/cm 2 – instalado à saída da bomba 2 - do Vacuômetro em mmHg 
– instalado à entrada da bomba 2 - e dos Rotâmetros (Q1’ e Q2’) em m3/h – 
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instalados à saída das bomba 1 e 2. Obtidas as leituras, fazer a anotação na 
folha de teste. 
• Abrir totalmente o registro (12) e parcialmente o registro (13) e repetir a 
operação para diversas posições de abertura desse registro, anotando os 
resultados na folha de teste. 
• Repetir a operação para os resultados duvidosos. 
4.2.4 Obtenção das curvas Hman = f(Q) para a rotação de 1 400 rpm ou para a 
rotação de 2800 rpm para as bombas 1 e 2 associadas em série: 
Etapas do teste: 
• Para colocar em funcionamento as bombas 1 e 2 em série, deve-se 
inicialmente fechar os registros 10, 12 e 13 e abrir os registros 9, 11, e 14. 
• Ligar os conjuntos posicionando as chaves de comando na rotação desejada, 
conforme indicação no painel de controle. 
• Com o REGISTRO (13) FECHADO, fazer as leituras do Manômetro (M) em 
kgf/cm 2 – instalado à saída da bomba 2 - do Vacuômetro em mmHg – 
instalado à entrada da bomba 1 - e do Rotâmetro (Q’) em m3/h – instalado à 
saída da bomba 2. Obtidas as leituras, fazer a anotação na folha de teste. 
• Abrir parcialmente o registro (13) e repetir a operação para diversas posições 
de abertura do mesmo anotando os resultados na folha de teste. 
• Repetir a operação para os resultados duvidosos. 
4.3 Construção das curvas Hman = f(Q) para a bomb a 1, para a bomba 2, para 
a associação em paralelo e para a associação em sér ie: 
• Após a realização dos testes, completar as demais colunas da folha de teste, 
tendo o cuidado com a homogeneidade das unidades das diversas 
grandezas. 
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• Com os dados da folha de teste construir as curvas Hman = f(Q), para a 
bomba 1, para a bomba 2, para a associação em paralelo e para a 
associação em série. 
 
5. RELATÓRIO A APRESENTAR 
A apresentação do relatório deve seguir o seguinte roteiro: 
5.1.Introdução : 
5.1.1. Objetivo : Descrever sucintamente os objetivos pretendidos na experiência 
proposta. 
 5.1.2. Conceituação teórica : Apresentar os conceitos teóricos relativos aos 
objetivos apresentados e aos parâmetros utilizados no traçado das curvas. 
5.2 Desenvolvimento: 
5.2.1 Procedimento experimental : Descrever o processo utilizado para a obtenção 
das curvas de associação em série e paralelo, tanto através do processo 
gráfico quanto através dos dados do teste. 
5.2.2 Equipamentos : Apresentar um esquema da montagem identificando e 
especificando os equipamentos e os instrumentos utilizados, e como foram 
feitas as medições de cada parâmetro. 
5.2.3 Dados obtidos : Apresentar as fórmulas utilizadas e as folhas de teste 
preenchidas. 
5.2.4 Gráficos de análise: 
5.5.4.1 Para a associação em paralelo, fazer os grá ficos: 
• Hman =f(Q ), para cada bomba. 
• Hman =f(Q ), para as duas bombas associadasem paralelo utilizando o 
processo gráfico, conforme figura 6. 
• Hman =f(Q) , para as duas bombas associadas em paralelo utilizando os 
dados do teste. 
Simular a curva de uma instalação, apresentando sua equação com valores; 
indicar o ponto de operação da associação e de cada bomba na associação. 
 5.5.4.2 Para a associação em série fazer os gráfico s: 
• Hman =f(Q ), para cada bomba. 
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• Hman =f(Q ), para as duas bombas associadas em série utilizando o processo 
gráfico, conforme figura 3. 
• Hman =f(Q) , para as duas bombas associadas em série utilizando os dados 
do teste. 
Simular a curva de uma instalação, apresentando sua equação com valores; 
indicar o ponto de operação da associação e de cada bomba na associação. 
 
5.3 Análise dos dados: 
• Fazer uma análise dos dados obtidos, procedimentos de utilização dos dados, 
exatidão dos resultados e possíveis causas de erro. 
• Fazer um estudo comparativo das curvas apresentadas pelos dois processos 
(gráfico e dados do teste). 
• A partir da 1ª curva da instalação simulada, analisar graficamente o que 
ocorre com ponto de operação quando as bombas estão associadas em 
paralelo. Indicar os valores no gráfico. 
• A partir da 2ª curva da instalação simulada, analisar graficamente o que 
ocorre com ponto de operação quando as bombas estão associadas em série. 
Indicar os valores no gráfico. 
 
5.4 Conclusão: Fazer um comentário claro e ordenado sobre as conclusões tiradas 
dos resultados do trabalho. 
5.5. Bibliografia: Relacionar as referências consultadas para a elaboração do 
relatório. A elaboração deve obedecer à recomendação da ABNT. (consultar site 
da biblioteca da PUC Minas) 
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FOTOS DA BANCADA DO LABORATÓRIO 
 
 
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FOLHA DE TESTE DA ASSOCIAÇÃO 
RESPONSAVEL: CURSO: DATA:___/___/___ 
BOMBA 1 BOMBA 2 
MANÔMETRO VACUÔMETRO ALTURA 
MANOMÉTRICA 
VAZÃO MANÔMETRO VACUÔMETRO ALTURA 
MANOMÉTRICA 
VAZÃO 
M’ M V’ V Hman Q’ M’ M V’ V Hman Q’ 
Kgf/cm 2 mca mmHg mca mca m 3/h Kgf/cm 2 mca mmHg mca mca m 3/h 
 
 
 
 
 
 
 
 
ASSOCIAÇÃO EM PARALELO ASSOCIAÇÃO EM SÉRIE 
M’ M V’ V Hman Q’1 Q’2 Q total M’ M V’ V Hman Q’ 
Kgf/cm 2 mca mmHg mca mca m 3/h m 3/h m 3/h Kgf/cm 2 mca mmHg mca mca m 3/h