A CONSTRUÇÃO DE UM SISTEMA COM BOMBA CENTRÍFUGA E DE SUA CURVA CARACTERÍSTICA DE BOMBA

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA (DEG) DISCIPLINA DE PROJETOS EM ENGENHARIA QUÍMICA I (GNE334)

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CONSTRUÇÃO DE UM SISTEMA COM BOMBA CENTRÍFUGA E DE SUA CURVA CARACTERÍSTICA DE BOMBA

AMANDA DE SOUZA TEIXEIRA

BEATRIZ SOUZA RIGHI

FELÍCIO CAPUTO ALVIM RESENDE

HUGO SILVA PEREIRA

RODRIGO FERRAZ ESTAVARENGO

Relatório técnico para apresentação de pré - projeto a ser desenvolvido na disciplina de Projeto em Engenharia Química I, tendo como professor responsável Gilson Campani Junior, como parte dos requisitos necessários à obtenção da aprovação na disciplina.

Lavras – MG

2019

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO3

1.1 A ideia3

1.2 Objetivos3

1. REFERENCIAL TEÓRICO3
2. MATERIAIS E MÉTODOS5
3. CRONOGRAMA DE ATIVIDADES8
4. REFERENCIA BIBLIOG´RAFICA8

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1 - INTRODUÇÃO

A capacidade de deslocar fluidos de diferentes posições sempre teve papel fundamental na história humana. Desde a época do antigo Império Romano, os aquedutos utilizavam a força gravitacional combinada com engenhosas construções para levar água de diferentes localidades até a cidade de Roma, capital do império, deixando até os dias de hoje um legado inigualável no mundo ocidental.

Com o desenvolvimento tecnológico e científico, novos equipamentos para o transporte de fluidos foram criados, de modo a aumentar a capacidade de transporte, reduzir os custos de instalação e serem também menores, podendo ser instalados em diversos locais.

1.1 – A ideia

As bombas são o que há de mais versátil no transporte de fluidos (neste caso, líquidos), dentre os vários tipos, um dos mais versáteis são as turbobombas, aplicadas em vários locais. Destacando-se entre as turbobombas temos as bombas centrífugas. Tais bombas possuem uma gama de aplicação e são vitais em nosso dia a dia, por exemplo, em grandes edifícios, a presença de uma bomba é vital para o abastecimento completo dos vários andares. Dessa forma, essas bombas serão o tema de estudo deste projeto, um estudo detalhado desde a montagem, até seu funcionamento.

1.2 – Objetivos

        Como primeiro objetivo para este trabalho, o grupo se propõe a confeccionar uma bomba centrífuga com materiais de fácil obtenção. Numa segunda etapa, construiremos a curva característica da mesma (curva Vazão (Q) x Altura de carga (H)) de maneira empírica. O grupo acredita que, com o cumprimento desses objetivos, teremos um crescimento técnico com o contato direto com esse tipo de equipamento e suas características.

2 – REFERENCIAL TEÓRICO

A bomba centrífuga é um tipo de bomba dinâmica (ou turbobomba). Ela recebe esse nome pois a força centrífuga é responsável pela maior parte da energia transferida ao fluido. Essa energia é transferida ao líquido por meio de um impelidor (rotor), que está conectado a um motor elétrico. O impelidor é responsável por aumentar a energia cinética do fluido que em seguida é transformada em energia de pressão, segundo Cremasco (2014).

Antes de ser colocada em funcionamento, a bomba centrífuga deve ser escorvada, ou seja, preenchida pelo líquido que ela deve bombear. Esse procedimento deve ser tomado para evitar que ar se acumule nos espaços entre o rotor e a carcaça da bomba, prejudicando seu funcionamento.

O funcionamento de uma bomba centrífuga inicia-se com a entrada do líquido pelo bocal de sucção, que ocorre de forma paralela ao eixo do impelidor. Segundo Macintyre (2013), o líquido é succionado devido a diferença de pressão que se estabelece no interior da bomba gerado pelo movimento de rotação do impelidor. Conforme explica Brasil (2010), com o deslocamento da massa inicial do líquido do centro do rotor para sua extremidade, formar-se-á um vazio (vácuo), sendo este, o ponto de menor pressão da bomba. Obviamente, novas e sucessivas massas do fluído provenientes da captação ocuparão este espaço, pela ação da pressão atmosférica ou outra força qualquer. A pressão à entrada do rotor torna-se inferior à existente no reservatório de captação dando origem ao escoamento do líquido pelo bocal de sucção.

O rotor pode ser das seguintes formas

• Fechado quando, além do disco onde se fixam as pás, existe uma coroa circular também presa às pás. Pela abertura dessa coroa, o líquido penetra no rotor. Usa-se para líquidos sem substâncias em suspensão e nas condições que veremos adiante;
•  Semi-aberto  quando existe apenas um disco onde se fixam as pás do rotor;
• Aberto quando não existe essa coroa circular anterior. Usa-se para líquidos contendo pastas, lamas, areia, esgotos sanitários e para outras condições

A imagem a seguir diferencia os três modelos de rotor, sendo o fechado, o semi aberto e o aberto, respectivamente, da esquerda para a direita.

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Fonte: BRASIL, 2010

Figura 1: Tipos de rotores

Quando o líquido chega na bomba, a energia mecânica transferida pelo motor faz com que o rotor e as pás se movimentem, proporcionando maior pressão em sua periferia e menor em seu centro. Essa diferença de pressão faz com que o líquido se movimente em direção ao bocal de descarga da bomba.

O líquido se desloca em relação à pá, que, por sua vez, gira em relação a base. Segundo Fox (2016), quando máquinas são projetadas, é considerado, na Condição de Projeto, que o fluido se move sem perturbações através das pás adotando também relações com o ângulo feito entre a pá e a tangente do rotor (β), como pode ser observado na Figura 2. Quando β<90° (pás curvadas para trás), a componente tangencial de velocidade absoluta na saída será menor que a velocidade no rotor, independentemente da vazão; quando β=90°, a componente será igual à velocidade no rotor; e, quando β>90° (pás curvadas para frente), a componente tangencial será maior que a velocidade do rotor. Segundo Çengel (2012), bombas de pás retas possuem uma geometria mais simples e maior elevação de pressão dentre as três inclinações citadas anteriormente.