(Parte 3 de 4)

Potência entregue pela bomba ao fluido:BHQγN

Assim temos as seguintes potências envolvidas: Potência fornecida pelo motor elétrico no eixo da bomba:

Potência elétrica retirada da rede elétrica pelo motor elétrico:

elB el ηη

A potência retirada da rede elétrica pode ser obtida, também, pela seguinte expressão:

3 Para sistemas trifásicos

V  Tensão entre fases (Volts) I  Corrente elétrica (Ampéres) cos  Fator de potência do motor elétrico

Partida de Bombas Centrífugas

Analisando a curva de potência x vazão, podemos notar que a potência é mínima para a vazão zero (Q = 0), ou seja, quando a válvula de descarga da bomba está fechada. Nesta condição a bomba consome potência apenas para seus atritos internos e para as perdas de atrito do rotor girando na massa fluida. Por esta razão deve-se partir as bombas centrífugas com a válvula de descarga fechada. A situação de uma bomba operando com vazão zero (Q = 0) denomina-se “Shut-off” e é importante se conhecer o valor de HB para Shut-off. As bombas hélico-centrífugas e as axiais não devem ser partidas com a válvula de descarga bloqueada, pois nesta condição a

potência é, consideravelmente, maior do que para a descarga normal

Sobrecarga da Bomba

Quando um liquido mais viscoso que a água começa a ser bombeado, normalmente ocorre aumento de pressão, elevando-se, em conseqüência, a corrente do motor elétrico, ocorrendo a possibilidade de haver desligamento do mesmo. Os danos causados por se sobrecarregar um motor nem sempre aparecem de imediato. O superaquecimento momentâneo, causa apenas um desligamento. Após um certo período, no entanto, o isolamento dos enrolamentos irá se deteriorar (devido ao calor), correndo o risco de queimar o motor, caso o motor não tenha proteção adequada, tendo que ser enrolado de novo.

Fator de Serviço do Motor Elétrico

O fator de serviço é a margem de segurança inerente ao motor elétrico, em relação a sua potência nominal. A medida que aumenta a vazão , o motor tende a, continuamente, puxar mais corrente elétrica. Quando a potência consumida ultrapassar o limite do fator de serviço, o motor costuma ser desligado automaticamente.

O rendimento da bomba é definido como a relação entre a potência fornecida ao fluido e aquela fornecida pelo motor elétrico à bomba. É fornecida pelo fabricante, conforme curva abaixo, ou calculada conforme formula:

acionador do recebida Potência fluido ao fornecida Potência ηB

A Curva B X Q representa a variação da potência necessária no eixo de uma bomba centrifuga em função da vazão, para uma rotação constante. A curva de eficiência (x) vazão é a indicação da energia perdida na bomba. Quanto menores as perdas, mais elevada será a eficiência. Esta curva permite ao operador observar a vazão em que a bomba melhor opera. As bombas devem ser operadas eficientemente para se controlar o custo da energia consumida e para se utilizar as bombas adequadamente. A curva (H x Q) não indica as perdas internas na bomba, as quais são consideradas na curva de eficiência. A eficiência, para cada ponto na curva, relaciona a energia transmitida para o líquido, com a energia suprida pelo eixo da bomba, conforme fórmula anterior.

2.8.4 Curva de NPSHREQ X Vazão (NPSHREQ X Q)

O NPSH requerido (NPSHreq) representa a energia absoluta necessária no flange de sucção das bombas, de tal forma que haja a garantia de que não ocorrerá cavitação na bomba. É função das características de projeto e construtivas da bomba, do tamanho da bomba, do diâmetro e largura do rotor, diâmetro da sucção, rotação, vazão, etc.. O valor do NPSH requerido é normalmente obtido pelos fabricantes de bombas através de testes de cavitação em laboratórios e fornecido pelos mesmos, para cada uma das bombas de sua linha de produção, através de curvas NPSHreq X Q.

2.8.5 Curvas de Fabricantes

Todas as curvas anteriores costumam ser fornecidas pelos fabricantes de bombas num único gráfico. Eis aqui um exemplo gráfico completo das curvas de um fabricante de bomba. Analisar essas curvas ajuda o operador a determinar se a bomba está operando dentro das tolerâncias normais e está mantendo seu alto nível de eficiência.

23 Curvas Características fornecidas por fabricantes de bombas:

24 2.8.6 Fatores que Influenciam nas Curvas Características das Bombas Centrífugas

2.8.6.1 Rotação da Bomba ( n )

Existe uma proporcionalidade entre os valores de vazão (Q), altura manométrica (HB) e

Potência (NB) com a rotação da bomba, assim sendo, sempre alterarmos a rotação da bomba, haverá em conseqüência, alteração nas suas curvas características, sendo a correção para a nova rotação feita através das seguintes relações:

a) A vazão é diretamente proporcional à rotação:

b) A altura manométrica varia com o quadrado da rotação: 2

c) A potência absorvida varia com o cubo da rotação:

n1n B1N

diferentes valores de rotação

Assim sendo, sempre que alterarmos a rotação, devem ser feitas as correções das curvas características através das relações anteriormente apresentadas, para obtenção do novo ponto de trabalho, sendo normal, o fabricante fornecer as curvas características, para 2.8.6.2 Diâmetro do Rotor ( D )

As carcaças das bombas podem trabalhar com rotores de diâmetros diferentes e para cada diâmetro teremos uma curva correspondente. Para uma rotação constante, a variação do diâmetro do rotor da origem as curvas características paralelas sendo que as curvas superiores referem-se aos rotores de maiores diâmetros. Antes de executar o rebaixamento do diâmetro do rotor é recomendável consultar o fabricante da bomba.

Relativamente à variação do rotor, devemos distinguir dois casos:

a) Primeiro caso: refere-se a bombas geometricamente semelhantes, isto é, são bombas cujas dimensões físicas guardam uma proporcionalidade constante (escala geométrica). Por exemplo, uma bomba grande e uma pequena. Nestas condições, conhecendo-se as características de uma delas, pode-se determinar as da outra pelas seguintes relações:

2D 1D B2N B1N b) Segundo caso: refere-se a bombas cuja única variação ocorre no diâmetro do rotor, permanecendo as demais grandezas físicas constantes. É o caso das bombas que tem o rotor substituído por outro de dimensões diferentes, ou então o rotor é usinado, reduzindo-se-lhe o diâmetro.

Neste caso para pequenas variações do diâmetro, as seguintes relações são válidas:

1DD B1H

1DD B1N

diâmetro

Devemos observar que o diâmetro do rotor deve ser diminuído, no máximo em até 10%; pois a partir daí varia muito o ângulo das pás, alterando completamente as relações apresentadas anteriormente. Estes cortes somente são permitidos nas bombas centrifugas radiais (puras), pois nas demais altera-se, substancialmente, o projeto, ainda que com pequenas variações no As Curvas a seguir, apresentam variações nas curvas características.

3 - CURVA CARACTERÍSTICA DA INSTALAÇÃO (CCI) OU CURVA DO SISTEMA (CS)

A curva característica de uma instalação representa a energia por unidade de peso que deve ser fornecida ao fluido, em função da vazão desejada, de tal forma que o mesmo possa escoar nessa instalação, em regime permanente.

Para uma instalação de bombeamento a CCI é representada por HS = f (Q). Isto é, HS representa a energia que deve ser fornecida ao fluido, para cada vazão de escoamento.

Seja a instalação representada abaixo:

Aplicando a equação da energia, tem-se:

Hupdatedupdated;

1,2HP2HSH1 que após desenvolvida com as três parcelas de energia:

SH1Z

updatedupdated ;sendo V1 = V2 = 0; e
reagrupando as parcelas, tem-se:

Analisando as parcelas, verificamos que as pressões, o peso especifico e o desnível mantém-se constantes para todas as vazões no sistema, o que não ocorre com a perda de carga, que é função da vazão. Assim podemos fazer:

e1,2HPDIN
E então genericamente, podemos escrever:

28 e pode ser representado graficamente, como:

3.1 Obtenção da CCI

A construção da curva característica da instalação pode ser feita da seguinte maneira: a) Fixam-se várias vazões (em torno de 7), estando entre elas a vazão zero e a provável vazão da instalação, b) Calculam-se as alturas manométricas HS para cada uma das vazões estabelecidas no item anterior, conforme tabela abaixo:

2
3
4
5
6

PONTO Q (m3/s) HEST (m) HDIN (m) HS (m) 1 0 0 HEST 7

Valor constante para todas as vazões c) De posse dos pares (Q, HS), constrói-se a curva característica da instalação - HS = f (Q).

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