UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁINSTITUTO DE TECNOLOGIA

FACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA

PAULO LOURENÇO MONTEIRO JÚNIOR

SELEÇÃO DE BOMBA D’ÁGUA PARA ABASTECIMENTO DE RESIDÊNCIA

BELÉM-PA2013

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ

INSTITUTO TECNOLOGIAFACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA

Autor/Matrícula:PAULO LOURENÇO MONTEIRO JÚNIOR...................................................................

SELEÇÃO DE BOMBA D’ÁGUA PARA ABASTECIMENTO DE RESIDÊNCIA

Trabalho avaliativo da disciplina TE-04180Turbomáquinas Hidráulicas.

Orientador: Prof.º Jerson Vaz

BELÉM-PA2013

RESUMO

11021001201

O presente texto analisa um sistema de tubulação e mostra o processo utilizado para selecionar uma bomba d’água adequada para o mesmo. O método usado se utiliza de equações básicas e mostra de maneira clara e simplificada a sequência ordenada dos dados necessários à solução do problema apresentado. Análises são feitas justificando escolha do modelo de bomba adequado.

PALAVRAS-CHAVE: Bomba, Sistema, Vazão, Altura.

SumárioINTRODUÇÃO..........................................................................................................................5

1. EMBASAMENTO TEÓRICO.......................................................................................5

1.1 MÁQUINAS DE FLUXO..................................................................................................5

1.2 BOMBAS .......................................................................................................................5

1.3 EQUAÇÕES UTILIZDAS..................................................................................................5

2. SELEÇÃO DE BOMBA D’ÁGUA................................................................................7

2.1 SISTEMA........................................................................................................................7

2.2 REQUISITOS DO SISTEMA.............................................................................................8

2.3 SELEÇÃO.......................................................................................................................9

CONCLUSÃO.....................................................................................................................10

REFERÊNCIAS.................................................................................................................11

5

INTRODUÇÃO

As bombas d’água estão presentes em nosso cotidiano nos mais diversos lugares, como residência, empresa e faculdade, então é importante que os estudantes e profissionais de áreas relacionadas ao estudo das bombas tenham um conhecimento de como as mesmas funcionam, como elas devem ser usadas e selecionadas. A seguir teremos um breve embasamento teórico e em seguida será mostrado os critérios básicos para se selecionar uma bomba para um sistema de tubulação de uma residência.

1 EMBASAMENTO TEÓRICO

1.1 MÁQUINAS DE FLUXO

“Uma Máquina de Fluxo tem a finalidade de transformar um tipo de energia que a natureza nos oferece em trabalho mecânico (máquina motriz), ou fornecer energia a um fluido para, por exemplo, transportá-lo de um local de baixa pressão para outro de alta pressão (máquina geratriz). Quando uma máquina de fluxo trabalha como motriz, é chamada de Turbina e, quando trabalha como geratriz, de Bomba.” [2.1].

1.2 BOMBAS

“As Bombas são como máquinas operatrizes hidráulicas que conferem energia ao fluido com a finalidade de transportá-lo por escoamento de um ponto para outro obedecendo as condições do processo. As bombas transformam o trabalho mecânico que recebem para seu funcionamento em energia. Elas recebem a energia de uma fonte motora qualquer e cedem parte dessa energia ao fluido sob forma de energia de pressão, cinética ou ambas. Isto é, elas aumentam a pressão do líquido, a velocidade ou ambas essas grandezas. A relação entre a energia cedida pela bomba ao líquido e a energia que foi recebida da fonte motora, fornece o rendimento da bomba.” [2.2].

1.3 EQUAÇÕES UTILIZADAS

Nos cálculos relativos ao processo de seleção as principais equações utilizadas foram:

Hd=fL. VD .2 g

2

(Equação1)

onde: Hd é a perda de carga distribuída em mca;L é o comprimento do encanamento em m;V é a velocidade média do fluido em m/s;D é o diâmetro da canalização em m;f é o fator de atrito (adimensional);g é a aceleração da gravidade em m/s2.

6

Hl=kV2 g

2

(Equação 2)

onde: Hl é a perda de carga localizada;V é a velocidade de escoamento;K é o coeficiente de perda de carga localizada, obtido experimentalmente para cadacaso. A Tabela 1 apresenta os valores aproximados de K para as peças e perdasmais comuns na prática.

Tabela 1

7

2. SELEÇÃO DE BOMBA D’ÁGUA

2.1 SISTEMA

O sistema para o qual deve-se selecionar a bomba está representado na Figura 1.

Figura 1

Os dados do sistema estão representados na Tabela 1.

DADOS DO SISTEMADados Unidade Valor

Desnsidade kg/m³ 1000Viscosidade Dinâmica N.s/m² 7,97E-04Aceleração da Gravidade

m/s²9,81

Temperatura Média ºC 30

Desnível (m) Diâmetro Nominal (mm) Comprimento da Tubulação (m)

Sucção 5,5 32 7,5Recalque 5,5 25 17

8

Tabela 2

2.2 REQUISITOS DO SISTEMA

Os requisitos do sistema foram calculados de acordo com as equações já mostradas e estão organizados na Tabela 2, os valores destacados em vermelho representam os principais requisitos a serem usados na seleção da bomba d’água.

Cálculo Altura Manométrica Total do Sistema

Vazão (L/h)Veloc. de

Escoam. (m/s)Número de Reynolds Fator de Atrito

Sucção 2400 0,828931995 33282,08764 0,023395614Recalque 2400 1,358122181 42601,07218 0,021995404

Perda de Carga Distribuída (m)

Perda de Carga em Curva 90° (m)

Altura Manométrica (mca)

Sucção 0,192036831 0,137425651 5,829462482Recalque 1,406110801 0,368899172 7,275009973Altura Manométrica Total do Sistema (mca) 13,10447245

Tabela 3

Plotou-se a curva característica do sistema, Hs, no gráfico da Figura 2 de acordo com os dados da Tebela 3.

Vazão (L/h) Hs(mca)0 11,00

1000 12,342000 16,373000 23,084000 32,475000 44,556000 59,317000 76,758000 96,88

Tabela 4

9

0 2000 4000 6000 8000 100000

20

40

60

80

100

120

Hs

Vazão (Q) (Litros/hora)

Alt

ura

Man

omét

rica

(mca

)

Figura 2

2.3 SELEÇÃO

A fabricante escolhida foi a Ferrari, a seleção foi feita entre as bombas periféricas dos modelos IDB’s analisando a tabela de vazão (Tabela 4) e as suas respectivas curvas características, Hb’s (Figura 3).

Tabela 5

10

Figura 3

Podemos definir como modelo apto ao projeto proposto, de acordo com a Tabela 4, a bomba de modelo IDB-50 de 1.1/2" de sucção, 1.1/2" de recalque, potência de 1 cv, , altura de sucção máxima de 7 mca, pois quando ela está operando em uma vazão de aproximadamente 2400 Litros/hora a altura manométrica é de aproximadamente 26 mca (Figura 4), o que supri os requisitos do sistema que reque uma vazão de 2400 Litros/hora e uma altura manométrica de 13,10 mca.

No ponto de operação, a bomba selecionada, IDB-50, opera com vazão de 2500 Litros/hora e altura manométrica de 20 mca (Figura 4), o que permite dizer que a bomba está funcionando com uma certa margem de segurança, pois está operando, de fato, em um ponto que está antes do ponto de operação. A Figura 4 mostra o ponto de operação graficamente.

11

0 1000 2000 3000 4000 50000.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

HsHbPonto de Operação

Vazão (Q) (Litros/hora)

Altu

ra M

anom

étric

a

(

mca

)

Figura 4

O ponto de operação é o único ponto em que a vazão e a altura manométrica são iguais, portanto neste ponto se aproveita a altura de carga cedida pela bomba ao máximo, entretanto não é aconselhável operar a bomba neste ponto, pois se ocorrer alguma instabilidade a altura de carga requerida pelo sistema pode se tornar maior do que a altura de carga que a bomba pode oferecer para uma mesma vazão, então ocasionando problemas ao funcionamento da bomba.

CONCLUSÃO

Devido indisponibilidade de informações pelo fabricante não foi possível fazer outras interessantes análises como a curva de rendimento da bomba, gráfico NPSH requerido ( o fabricante não fornece de forma acessível à todos), entre outros. No entanto, viu-se que as análises que foram realizadas são de fundamental importância para seleção de uma modelo adequado de bomba e que para se fazer essa seleção deve-se saber primeiramente as características do sistema.

REFERÊNCIAS

1. Fox e McDonald, Introdução à Mecânica dos Fluidos, 5ª Edição, LTC

2. Internet:

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2.1 Fem Puc. Máquinas de Fluxo. Disponível em: <http://www.feng.pucrs.br/lsfm/alunos/luc_gab/MaqFlux1.html >Acesso em: 17/12/2013.2.2 Fem Puc. Bombas. Disponível em: <http://www.feng.pucrs.br/lsfm/alunos/luc_gab/bombas1.html> Acesso em: 17/12/2013.