Relatorio de Maquinas de Fluxo

Página 1 de 2 Curso Bacharelado em Engenharia Mecânica Disciplina Máquinas de Fluxo Professor Gustavo Vieira Frez gustavofrezcefetrjbr Período Letivo 20242 Prazo Final de Entrega 06022024 Valor 1000 dez pontos RELATÓRIO SOBRE O LEVANTAMENTO EXPERIMENTAL DAS CURVAS DE BOMBA CENTRÍFUGA E DE SUAS ASSOCIAÇÕES RAP ORIENTAÇÕES GERAIS Identifique o trabalho com nome e matrícula Essa avaliação é INDIVIDUAL ou EM DUPLA O trabalho deverá ser digitado formatado segundo as normas da ABNT e entregue na atividade criada no Teams da turma até às 23h59 do prazo final estipulado no cabeçalho Entregas após essa data e horário NÃO serão corrigidas O formato do documento a ser entregue é PDF não será aceito nem corrigido em outro formato Respeite o limite máximo de páginas e as normas de formatação excesso de páginas perderá 50 da nota do trabalho Devem ser feitas TODAS as partes do trabalho para ele ser avaliado caso não seja feita alguma parte do trabalho o trabalho será avaliado com nota 000 zero Não haverá revisão de nota para essa atividade Logo faça com bastante atenção FAÇA COM ATENÇÃO E BOA SORTE Parte I Uma Bomba Assista ao vídeo da Profª Vassiliki Boulomytis no link httpsyoutubekvDys4KscFM Parte II Associação de Bombas Assista ao vídeo da Profª Vassiliki Boulomytis no link httpsyoutubedzGw7d9rdvI Para ambas as partes deve ser feito o seguinte a Anotar os dados de vazão e de pressão b Construir uma tabela com esses dados e traçar esses pontos em um gráfico 𝐻 𝑄 c Ajustar uma curva a esses dados e obter sua função e coeficiente R2 OBS Na Parte II são obtidos dados para associação em série e em paralelo Para ambos os casos deve ser feito o que é pedido acima Parte III Família de Curvas Mudança de Rotação Página 2 de 2 Utilizando os resultados apenas da PARTE I obtenha mais 2 curvas para essa bomba através das leis de semelhança operando em duas rotações uma abaixo e outra acima daquela utilizada nos experimentos Caso não seja fornecido esse valor considere 2000 rpm como a rotação da bomba no experimento Faça um relatório com no máximo 5 cinco páginas com os resultados obtidos nos itens a b e c tabelas com os dados tomados do vídeo pela professora e os gráficos com as curvas das Partes I e II e acrescente também as tabelas com os novos valores de Q e H da bomba após as mudanças de rotação e trace um gráfico que contenha a família de curvas Q H obtidas nas Partes I e III Apresente conclusões sobre o trabalho relacionadas aos temas abaixo i Comente sobre o comportamento das curvas em função da vazão ii Comente sobre o comportamento das curvas para as diferentes associações apresentando as diferenças observadas quanto ao funcionamento iii Comente sobre a influência da mudança de rotação na família de curvas características ATENÇÃO Conclusões escritas de forma idêntica serão consideradas como plágio e ambos os trabalhos serão avaliados como nota 000 A avaliação é individual Parte IV Tipos e Aplicações de Bombas Especiais Faça uma pesquisa bibliográfica e redija um texto de até 2 duas páginas incluindo as figuras apresentando 2 dois tipos de bombas especiais Alguns tópicos para sua pesquisa bombas para poços profundos bombas de deslocamento positivo bombas para pastas e polpas bombas para indústrias petrolíferas bombas para líquido com grande quantidade de sólidos em suspensão bombas para centrais de vapor bombas de condensado bombas de múltiplos estágios bombas para indústrias petroquímicas e químicas bombas de rotores duplos bombas de parafusos Referência Indicada MACINTYRE A J Bombas e instalações de bombeamento 2 ed Rio de Janeiro LTC 1997 Mostre figuras dessas bombas se possível em vistas de corte para observar seu interior onde elas são aplicadasutilizadas e quais suas particularidades e diferenças em relação às bombas centrífugas como as utilizadas nas aulas experimentais OBS As páginas referentes à essa parte da tarefa são além das 5 cinco páginas anteriores Caso tenha dúvidas entre em contato antecipadamente à data final de entrega nos horários de atendimento aoà alunoa ou através do email chat do Teams citado no cabeçalho dessa tarefa RELATÓRIO SOBRE O LEVANTAMENTO EXPERIMENTAL DAS CURVAS DE BOMBA CENTRÍFUGA E DE SUAS ASSOCIAÇÕES RAP Objetivo realizar o levantamento experimental da curva H x Q de uma bomba centrífuga de suas associações em série e em paralelo identificando os seus diferentes comportamentos em diferentes associações e com diferentes rotações Além disso o relatório visa aprender e identificar dois tipos de bombas especiais Procedimento Experimental Foi realizado no experimento o levantamento da diferença de pressão em mca entre a sucção e a descarga de uma bomba centrífuga rotacionando a 2000 rpm para diferentes vazões As vazões foram variadas a cada 1 m³h de 0 a aproximadamente 6 m³h sendo o mesmo realizado pela associação dessas duas bombas em série e em paralelo a partir disso foram anotadas as diferenças de pressão entre a sucção e a bomba ou seja a sua carga Os dados acima citados se encontram na Tabela 1 Tabela 1 Dados Experimentais Para Levantar A Curva H x Q Uma Bomba Bombas em Série Bombas em Paralelo Q m³h H m Q m³h H m Q m³h H m 0 230 0 495 0 225 1 222 1 440 1 215 2 210 2 415 2 21 3 203 3 390 3 205 4 190 4 350 4 19 5 165 5 310 5 175 59 140 59 250 6 16 Fonte Próprios autores Para a obtenção das curvas em diferentes rotações foram utilizadas as seguintes leis de semelhança relacionando a rotação com a vazão da bomba e com a sua carga conforme as Equações 1 e 2 abaixo representadas Q1 Q2 n1 n2 D1 D2 3 1 H 1 H 2 n1 n2 2 D1 D2 2 2 No qual n é a rotação da bomba D é o diâmetro do rotor e os subíndices 1 e 2 indicam os parâmetros da bomba e do sistema antes e depois de modificar a sua rotação respectivamente Resultados A partir dos dados obtidos na Tabela 1 foi construído um gráfico H x Q para a bomba centrífuga e para as suas associações conforme é mostrado na Figura 1 Para cada curva fizemos um ajuste de curva polinomial de ordem 2 em vista da curva claramente não ser linear conforme já esperado Figura 1 Curva H x Q de Uma Bomba e de Suas Associações em Série e em Paralelo 0 1 2 3 4 5 6 0 10 20 30 40 50 60 fx 0113095238095239 x² 0374999999999997 x 223095238095238 R² 0991556534508076 fx 0177625147093559 x² 276912655038582 x 484038941947909 R² 098572578325175 fx 0204923955475403 x² 0241261534385496 x 227709409299861 R² 0990894009854938 1 Bomba Polynomial 1 Bomba Bombas em Série Polynomial Bombas em Série Bombas em Paralelo Polynomial Bombas em Paralelo Q m³h H m Fonte Próprios autores Além disso os coeficientes R2 das curvas foram obtidos sendo que o menor de todos apresentou uma magnitude de 09857 demonstrando que as curvas polinomiais estão adequadamente ajustadas Possivelmente a magnitude de R2 e o ajuste da curva seriam mais próximos do experimento se mais pontos de medição fossem obtidos do experimento por exemplo variando a vazão a cada 05 m³h Em relação a curva da bomba centrífuga sozinha podese notar conforme esperado que em vazões baixas conforme esperado a carga da bomba é a máxima conhecida como carga de fechamento E de acordo com o aumento da vazão a carga vai diminuindo de uma maneira parabólica de tal forma que se a vazão for aumentada em um certo ponto se terá uma carga nula conhecida como carga de fechamento Ao analisar a associação da mesma bomba em série notase que a carga do sistema basicamente dobra considerando a mesma vazão Portanto uma forma de se modificar o sistema para aumentar a pressão do fluido para uma mesma vazão pode ser alcançada por essa associação Já na associação em paralelo notase que as cargas e vazões do sistema são aproximadamente iguais aos da bomba somente No entanto conforme a vazão é aumentada a carga diminui de uma maneira menos abrupta do que para a configuração no qual a bomba está sozinha Isso pode ser visto também pelo termo quadráticos das linhas de tendência das associações em paralelo e da bomba única sendo que o coeficiente quadrático para a associação em paralelo é de 01131 e já para a bomba única é de 02049 indicando que haverá um maior decaimento na última configuração Considerando agora uma rotação de 1500 RPM e 2500 RPM foram obtidas as novas vazões e cargas para as configurações da bomba única na associação em série e em paralelo por meio das Equações 1 e 2 Os resultados são apresentados na Tabela 2 sendo o subíndice 1 referente à situação de 1500 RPM e o 2 referente à situação de 2500 RPM Vale ressaltar também que como as bombas e o fluido não foram alterados os diâmetros de rotor são iguais e que a rotação de operação da bomba durante os testes é de 2000 rpm Tabela 2 Vazões e Cargas Aumentando e Diminuindo a Rotação da Bomba Uma Bomba Bombas em Série Bombas em Paralelo Q1 m³h H1 m Q2 m³h H2 m Q1 m³h H1 m Q2 m³h H2 m Q1 m³h H1 m Q2 m³h H2 m 00 1294 00 3594 00 278 00 773 00 1266 00 3516 08 1249 13 3469 08 248 13 688 08 1209 13 3359 15 1181 25 3281 15 233 25 648 15 1181 25 3281 23 1139 38 3164 23 219 38 609 23 1153 38 3203 30 1069 50 2969 30 197 50 547 30 1069 50 2969 38 928 63 2578 38 174 63 484 38 984 63 2734 44 788 74 2188 44 141 74 391 45 900 75 2500 Fonte Próprios autores Com base nos resultados apresentados na Tabela 2 as curvas da única bomba e das associações em série e em paralelo foram obtidas e estão ilustradas na Figura 2 Para cada curva foram novamente extraídas as linhas de tendência sendo que todas apresentaram o mesmo polinômio conforme esperado já que são proporcionais ao aumentodiminuição da rotação Figura 1 Curvas H x Q para diferentes rotações a Bomba única b Associação em Série c Associação em Paralelo 0 1 2 3 4 5 6 0 5 10 15 20 25 30 35 40 fx 0204923955475403 x² 0301576917981868 x 355795952031033 R² 0990894009854938 fx 0204923955475402 x² 0180946150789123 x 128086542731172 R² 0990894009854938 fx 0204923955475403 x² 0241261534385496 x 227709409299861 R² 0990894009854938 n2000 RPM Polynomial n2000 RPM n1500 RPM Polynomial n1500 RPM n2500 RPM Polynomial n2500 RPM Q m³h H m a 0 1 2 3 4 5 6 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 fx 0177625147093558 x² 346140818798228 x 756310846793607 R² 098572578325175 fx 0177625147093558 x² 207684491278937 x 272271904845699 R² 098572578325175 fx 0177625147093559 x² 276912655038582 x 484038941947909 R² 098572578325175 n2000 RPM Polynomial n2000 RPM n1500 RPM Polynomial n1500 RPM n2500 RPM Polynomial n2500 RPM Q m³h H m 0 1 2 3 4 5 6 0 5 10 15 20 25 30 35 40 fx 0113095238095238 x² 0468749999999998 x 34858630952381 R² 0991556534508076 fx 0113095238095238 x² 0281249999999998 x 125491071428571 R² 0991556534508076 fx 0113095238095239 x² 0374999999999997 x 223095238095238 R² 0991556534508076 n2000 RPM Polynomial n2000 RPM n1500 RPM Polynomial n1500 RPM n2500 RPM Polynomial n2500 RPM Q m³h H m Conforme observado na Figura 2 existe uma relação direta entre a rotação da bomba centrífuga e a carga de tal forma que em todos os casos considerando uma mesma vazão houve um aumento da carga ao aumentar a rotação da bomba e uma diminuição da carga ao atenuar a rotação Conclusão As curvas H x Q demonstram que as grandezas carga e vazão apresentam comportamento inverso e parabólico ou seja quando a vazão é aumentada diminuise a carga e viceversa de modo que a carga máxima ocorre quando não há vazão Em b c comparação a bomba única a associação em série é recomendada para elevar a carga do sistema para uma mesma vazão Enquanto que a associação em paralelo garante uma menor perda de carga da bomba atuando a maiores vazões Os resultados revelaram que a rotação da bomba possui uma relação direta com a carga portanto ao elevar a rotação da bomba a carga da bomba aumenta e o comportamento contrário também ocorre Portanto a alteração da rotação de bombas quando possível pode ser uma medida interessante quando se deseja aumentardiminuir a carga do sistema mantendo a sua vazão Parte IV Tipos e Aplicações de Bombas Especiais Bombas de Parafuso As bombas de parafuso são consideradas um tipo de bomba de deslocamento positivo Essas máquinas utilizam um ou mais parafusos ou rotores helicoidais que giram dentro de um cilindro Conforme os parafusos macho e fêmea giram obrigam o fluido a mover em câmaras fechadas rosca ao longo de todo o eixo do parafuso Esse movimento proporciona um aumento da pressão do fluido e uma pressão negativa na sucção da bomba entrada do parafuso Na figura abaixo temse uma bomba de três parafusos sendo o parafuso central o que conduz e a admissão do fluido nas laterais dos parafusos conduzidos e a saída do fluido com alta pressão no centro da bomba Figura 3 Bomba de três parafusos Fonte MACINTYRE 1997 As bombas de parafuso são amplamente utilizadas em diversas indústrias devido à sua capacidade de lidar com fluidos viscosos e contendo sólidos Algumas aplicações comuns incluem i Indústria alimentícia Bombear sucos iogurtes leite e outros alimentos ii Indústria química Transferir produtos químicos agressivos e de alta viscosidade iii Indústria de papel Transportar pasta de papel e materiais recicláveis e iv Tratamento de águas residuais Transportar sedimentos e suspensões espessas As bombas de parafuso têm algumas características distintas em comparação com as bombas centrífugas Entre elas podemos citar que ela é classificada como uma bomba de deslocamento positivo ou seja requer a compressão do fluido em uma câmara fechada para aumentar a sua pressão enquanto que as bombas centrífugas classificadas como dinâmicas aumentam a energia do fluido em termos de velocidade e pressão HENN 2006 Além disso esse tipo de bomba apresenta baixa pulsação pois oferecem um fluxo contínuo e sem pulsação o que é ideal para fluidos sensíveis E são recomendadas para fluidos viscosos No entanto as bombas de parafuso tendem a ser mais caras devido à sua complexidade e construção robusta HENN 2006 Bombas de Deslocamento Positivo As bombas de deslocamento positivo também conhecidas como bombas volumétricas funcionam como já mencionado anteriormente comprimindo o fluido por meio de algum dispositivo em uma câmara fechada Durante a fase de sucção a câmara se expande permitindo que o fluido entre Na fase de descarga a câmara se contrai forçando o fluido a sair Esse movimento é geralmente realizado por um elemento propulsor como um pistão êmbolo ou diafragma SILVA 2007 Na Figura 4 temse um exemplo de bomba de deslocamento positivo rotativo denominada bomba de lóbulos triplos Nessa bomba o fluido é admitido então o lóbulo condutor pressionao contra o outro lóbulo e entre os espaços entre o lóbulo e a carcaça fazendo com que a pressão do fluido aumente até atingir a área de descarga Figura 4 Exemplo de Bomba de Deslocamento Positivo Bomba de lóbulos triplos Fonte MACINTYRE 1997 Essas bombas são amplamente utilizadas em setores que requerem alta pressão e baixa vazão como i Petróleo e gás Para bombeamento de fluidos viscosos e produtos químicos ii Alimentos e bebidas Para transferência de líquidos e pastas iii Produtos farmacêuticos Para manuseio de produtos sensíveis e iv Tratamento de águas residuais Para bombeamento de lodos e resíduos As bombas de deslocamento positivo são mais adequadas para aplicações de alta pressão e baixa vazão enquanto as bombas centrífugas são ideais para aplicações de baixa pressão e alta vazão Além disso esse tipo de bomba possui melhor eficiência em manuseio de fluidos viscosos e pastosos e apresenta uma aspiração mais suave e não necessitam de escorvamento HENN 2006 Bibliografia 1 MACINTYRE Archibald Joseph Bombas e instalações de bombeamento 2 ed rev Rio de Janeiro LTC c1997 782 p ISBN 9788521610861 broch 2 HENN Érico Antônio Lopes Máquinas de fluido Érico Antônio Lopes Henn 2 ed Santa Maria Ed da UFSM 2006 474p i 23 cm 1 Engenharia mecânica 2 3 SILVA N F da Bombas Alternativas Industriais Teoria e Prática 1 ed Rio de Janeiro Interciência 2007