CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA CELSO SUCKOW DA FONSECA

UNIDADE NOVA IGUAÇU

2015

Trabalho de Hidráulica e Pneumática

ENSAIO DE BOMBAS HIDRÁULICAS EM SÉRIE E EM PARALELO

ORLANDO SILVA DE LIMA JUNIOR

Introdução Teórica

Bombas Hidráulicas

Bombas são equipamentos rotativos usados para converter energia mecânica em energia

hidráulica em fluidos sob pressão, assim fornecendo vazão ao fluido. Bombas hidráulicas podem

aumentar a velocidade de deslocamento do fluido ou mantê-la a uma certa quantidade

dependendo da aplicação necessária. A energia mecânica gerada cria um vácuo parcial na

entrada da bomba, fazendo com que a pressão atmosférica force o fluido a escoar. Logo após a

bomba é responsável por transportar o fluido para a saída, forçando-o sob pressão através do

sistema hidráulico.

Associações de bombas em série

Esse tipo de associação é utilizado quando se é necessária uma carga manométrica elevada e

desproporcional em relação à vazão. Um exemplo é: devido a condições topográficas um sistema

exige grandes alturas manométricas, que em algumas situações, pode ultrapassar a faixa de

operação de bombas de simples estágio.

Associação de bombas em paralelo

É utilizada quando a vazão desejada é muito grande e desproporcional em relação à carga, ou

em outros casos, onde a vazão necessária para o sistema varia muito.

No primeiro caso, esse tipo de associação aumenta a segurança do sistema, pois caso ocorra

algum problema com uma das bombas, a instalação pode operar com as outras bombas em

paralelo e não há parada de fornecimento de vazão. No segundo caso, levando-se em

consideração a variação de vazão muito grande, apenas a retirada de uma ou mais bombas do

sistema fornece flexibilidade ao mesmo, garantindo uma boa performance do sistema mesmo

com as variações.

Experimento: Parte 1

Bombas em série

Para a primeira parte do experimento, as bombas foram associadas em série, a vazão foi

direcionada diretamente para a entrada da bomba 2, e a velocidade das bombas foi ajustada para

aproximadamente 3000 RPM.

As seguintes leituras foram realizadas:

Figura 1 – Tabela de dados do ensaio de bombas em série

Comentários:

Pode-se verificar através dos dados coletados e dos cálculos realizados que ao utilizar-se a

associação de bombas em série os seguintes pontos podem ser discutidos

Ao se aumentar as pressões de entrada (P2 e P3) a pressão de saída P4 é aumentada.

Ao se aumentar as pressões a potência hidráulica aumenta consideravelmente nessa

associação.

A eficiência da bomba aumenta significativamente ao se aumentar essas variáveis.

A carga da bomba aumenta significativamente.

Num. da

leitura

Velocidade

Bomba 1

(rev.min-1)

N

Velocidade

Bomba 2

(rev.min-1)

N

(Delta P)

Venturi

(bar)

(Delta P)

Pressão de

Entrada

Bomba 1

(bar)

P2

Pressão de

Entrada

Bomba 2

(bar)

P3

Pressão de

Saida

(bar)

P4

T1

(N.m)

T2

(N.m)

Carga (H)

Pascal

Vazão Q

(m3/s)

Vazão Q

(l/s)

Potencia

Hidraulica

(Watts)

Potencia

de

Entrada

(Watts)

Eficiencia

(%)

1 3000 3000 0.28 -0.42 -0.15 0.16 1.02 1.01 58000 0.00220 2.20 127.77 637.74 20.03

2 3000 3000 0.25 -0.4 -0.09 0.36 1.01 0.99 76000 0.00208 2.08 158.20 628.32 25.18

3 3000 3000 0.24 -0.38 0.01 0.56 0.99 0.96 94000 0.00204 2.04 191.72 612.61 31.30

4 3000 3000 0.22 -0.35 0.12 0.76 0.98 0.94 111000 0.00195 1.95 216.75 603.19 35.93

5 3000 3000 0.2 -0.33 0.24 0.96 0.96 0.9 129000 0.00186 1.86 240.18 584.34 41.10

6 3000 3000 0.18 -0.3 0.39 1.17 0.95 0.86 147000 0.00177 1.77 259.65 568.63 45.66

7 3000 3000 0.16 -0.27 0.48 1.36 0.92 0.82 163000 0.00167 1.67 271.44 546.64 49.66

8 3000 3000 0.14 -0.25 0.6 1.56 0.9 0.78 181000 0.00156 1.56 281.95 527.79 53.42

9 3000 3000 0.12 -0.21 0.73 1.76 0.8 0.75 197000 0.00144 1.44 284.11 486.95 58.34

10 3000 3000 0.09 -0.19 0.85 1.96 0.71 0.65 215000 0.00125 1.25 268.53 427.26 62.85

Ensaio de bombas em Serie

Abaixo estão os gráficos característicos dessa associação de acordo com o experimento:

0

50000

100000

150000

200000

250000

1.20 1.30 1.40 1.50 1.60 1.70 1.80 1.90 2.00 2.10 2.20 2.30

Car

ga T

ota

l (P

asca

l)

Vazão (L/s)

Vazão x Carga Total

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

1.20 1.30 1.40 1.50 1.60 1.70 1.80 1.90 2.00 2.10 2.20 2.30

Efic

iên

cia

(%)

Vazão (L/s)

Vazão x Eficiência

0.00

100.00

200.00

300.00

400.00

500.00

600.00

700.00

1.20 1.30 1.40 1.50 1.60 1.70 1.80 1.90 2.00 2.10 2.20 2.30

Po

tên

cia

de

Entr

ada

(Wat

ts)

Vazão (L/s)

Vazão x Potência de Entrada

A vazão diminui com o aumento das pressões de entrada, mas a carga e a pressão de saída

aumentam significativamente, confirmando a teoria apresentada no início deste trabalho, que

afirma que uma associação em série é utilizada quando a carga manométrica e grande e

desproporcional a vazão requerida.

Experimento: Parte 2

Associação em Paralelo

Para esta parte do experimento as bombas foram associadas em paralelo, a vazão foi

direcionada para a tubulação de recalque, os motores foram ajustados para 3000 RPM e os

seguintes dados foram coletados:

Figura 2 – Tabela de dados do ensaio de bombas em paralelo

0.00

50.00

100.00

150.00

200.00

250.00

300.00

1.20 1.30 1.40 1.50 1.60 1.70 1.80 1.90 2.00 2.10 2.20 2.30

Po

tên

cia

Hid

ráu

lica

(Wat

ts)

Vazão (L/s)

Vazão x Potência Hidráulica

Num

da leitura

Velocidade

Bomba 1

(rev.min-1)

N

Velocidade

Bomba 2

(rev.min-1)

N

(Delta P)

Venturi

(bar)

(Delta P)

Pressão de

Entrada

Bomba 1

(bar)

P2

Pressão de

Entrada

Bomba 2

(bar)

P3

Pressão

de Saida

(bar)

P4

T1

(N.m)

T2

(N.m)

Carga (H)

Pascal

Vazão Q

(m3/s)

Potencia

Hidraulica

(Watts)

Potencia

de Entrada

(Watts)

Eficiencia

(%)

1 3000 3000 0.57 -0.23 -0.30 0.38 1.33 1.20 64500 0.00314 191.73 417.83 45.89

2 3000 3000 0.52 -0.22 -0.27 0.48 1.33 1.20 72500 0.00300 210.15 417.83 50.30

3 3000 3000 0.46 -0.20 -0.24 0.58 1.28 1.15 80000 0.00282 220.24 402.12 54.77

4 3000 3000 0.41 -0.19 -0.22 0.68 1.29 1.17 88500 0.00267 231.92 405.27 57.23

5 3000 3000 0.35 -0.17 -0.19 0.78 1.28 1.17 96000 0.00246 233.98 402.12 58.19

6 3000 3000 0.30 -0.15 -0.18 0.88 1.19 1.13 104500 0.00228 234.87 373.85 62.82

7 3000 3000 0.25 -0.13 -0.16 0.98 1.20 1.11 112500 0.00208 231.06 376.99 61.29

8 3000 3000 0.20 -0.12 -0.14 1.08 1.17 1.10 121000 0.00186 223.42 367.57 60.78

9 3000 3000 0.14 -0.10 -0.11 1.18 1.09 0.98 128500 0.00156 199.39 342.43 58.23

10 3000 3000 0.09 -0.08 -0.09 1.28 1.00 0.90 136500 0.00125 169.86 314.16 54.07

Ensaio de bombas em Paralelo

Comentários:

A partir dos dados coletados e dos cálculos realizados pode-se inferir que:

Aumentando-se as pressões de entrada a pressão de saída é aumentada, mas não tanto

quanto na associação em série.

A eficiência da bomba aumenta, porém até certo ponto, após atingir esse limite, ela

diminui mesmo com o aumento da pressão.

Esse tipo de associação é utilizado quando a vazão de entrada é grande e desproporcional a

carga.

Abaixo e na próxima página são apresentados os gráficos das curvas características da

associação em paralelo de acordo com o experimento.

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

160000

1.20 1.70 2.20 2.70 3.20

Car

ga T

ota

l (P

asca

l)

Vazão (L/s)

Vazão x Carga Total

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

1.20 1.70 2.20 2.70 3.20

Efic

iên

cia

(%)

Vazão (L/s)

Vazão x Eficiência

Conclusão

Após a realização dos experimentos, coleta de dados e realização dos cálculos e dos gráficos

pode se confirmar a teoria apresentada no início deste trabalho. As associações em série e em

paralelo apresentaram as suas respectivas características discutidas nesse trabalho comprovando

a validade e eficácia de cada tipo nas respectivas situações necessárias. Quando se tem uma

carga manométrica muito grande a utilização da associação em série se torna ideal. Quando a

necessidade é o aumento da vazão muito grande comparado com a carga a associação em série

deve ser utilizada. Essa associação não só atende essa necessidade mas confere maior grau de

segurança de funcionamento ao sistema dependendo da aplicação desejada.

0.00

50.00

100.00

150.00

200.00

250.00

300.00

350.00

400.00

450.00

1.20 1.70 2.20 2.70 3.20

Po

tên

cia

de

Entr

ada

(Wat

ts)

Vazão (L/s)

Vazão x Potência de Entrada

0.00

50.00

100.00

150.00

200.00

250.00

1.20 1.70 2.20 2.70 3.20

Po

tên

cia

Hid

ráu

lica

(Wat

ts)

Vazão (L/s)

Vazão x Potência Hidráulica

Bibliografia

1. Dos Santos, Sérgio, Bombas e Instalações Hidráulicas, Editora LCTE, 2007

2. O que é bombas hidráulicas, website http://www.cimm.com.br/portal/verbetes/exibir/625-

bombas-hidraulicas