Turbo Bombas
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Publicado: 31 de julio de 2012
Curvas Características de uma Turbobomba
A equação geral das máquinas de fluxo foi desenvolvida considerando uma única rotação. A velocidade tangencial u é, entretanto, função de n. A função f(H,Q,n), em condições reais, é uma superfície, chamada de superfície característica, que é um parabolóide hiperbólico, cuja formula geral é :
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Para uma rotação n constante, a curva (H,Q)será uma parábola; para H constante, a curva (Q,n) será uma hipérbole na qual o eixo da assíntota passa pelo centro do sistema de coordenadas; e para Q constante a curva (H,n) também será uma parábola.
De acordo com o formato da curva H = f (Q), teremos diferentes denominações. Assim pode-se ter curva inclinada, curva ascendente-descendente, curva altamente descendente e curva plana,conforme mostrado na Figura 1.
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Figura 1 – Tipos de curva H x Q
Bombas com curvas ascendente-descendente apresentam um comportamento instável na região ascendente, e em projetos que utilizem tais máquinas deve-se ter o cuidado de evitar o funcionamento nesta região da curva.
Além da curva HxQ, outras duas curvas são de interesse para o projeto de sistemas de bombeamento. A primeiradelas é a curva rendimento (() x vazão e a outra é a curva potência (N) x vazão. O rendimento total ( pode ser definido como:
[pic]
O formato destas duas curvas está mostrado na Figura 2a, existindo um ponto de funcionamento onde o rendimento é máximo. A outra curva é a de potência mecânica consumida pela bomba em função da vazão (Figura 2b). Quando a vazão é nula, a potênciahidráulica ganha pelo fluido também o é, porém existe um potência mínima para manter a bomba girando e toda esta energia será dissipada, em forma de calor. O funcionamento por longo tempo com a saída da bomba fechada pode vir a causar sobre aquecimento do fluido e causar alguns problemas no sistema. Por outro lado, a partida da bomba é normalmente efetuada com a saída fechada, pois é a condição de menorexigência do motor elétrico. Isso faz com que as correntes de partida do motor sejam menores e haja um conseqüente aumento da vida útil do equipamento.
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(a)
[pic]
(b)
Figura 2 – Curvas (a) (xQ e (b) NxQ
Uma outra forma de representação das curvas características de uma turbobomba é o chamado campo de funcionamento ou “diagrama de colina”. Neste tipo de diagrama são representadascurvas HxQ para diferentes rotações juntamente com curvas de iso-rendimento. As curvas de igual rendimento têm o aspecto de elipses, sendo que o rendimento máximo estará no interior delas. O ponto (H,Q) correspondente a este rendimento máximo recebe o nome de ponto normal, e assim tem-se Hn e Qn. O nome diagrama de colina vem do aspecto geral do mapeamento que se assemelha a um diagramatopográfico de um morro. A Figura 3 é uma representação esquemática de um destes diagramas.
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Figura 3 – Campo de funcionamento de uma turbobomba.
A curva característica da máquina (HxQ) é bastante influenciada pelo tipo de rotor da máquina. São apresentados, na Figura 4, formatos de curvas características para diversos tipos diferentes de bombas, de acordo com o tipo de rotor.
[pic]Figura 4 – Curvas características – (a) bomba centrífuga com pás curvadas para frente; (b) bomba centrífuga com pás curvadas para trás; (c) bomba hélico-centrífuga; (d) bomba axial.
Curvas Fornecidas pelos Fabricantes
A apresentação das características de uma bomba pelos fabricantes pode ser de diversas formas. A primeira delas, utilizadas principalmente em bombas do tipo monobloco (naqual o motor já vem acoplado à bomba), é a apresentação em forma de tabela, conforme exibido na Figura 5.
[pic]
Figura 5 – Características das bombas KSB A500 e A1000.
Outra forma bastante comum é a apresentação como um diagrama similar ao diagrama de colina. Como normalmente se utilizam motores de indução assíncronos para a movimentação da bomba e a variação de rotação deste...
A equação geral das máquinas de fluxo foi desenvolvida considerando uma única rotação. A velocidade tangencial u é, entretanto, função de n. A função f(H,Q,n), em condições reais, é uma superfície, chamada de superfície característica, que é um parabolóide hiperbólico, cuja formula geral é :
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Para uma rotação n constante, a curva (H,Q)será uma parábola; para H constante, a curva (Q,n) será uma hipérbole na qual o eixo da assíntota passa pelo centro do sistema de coordenadas; e para Q constante a curva (H,n) também será uma parábola.
De acordo com o formato da curva H = f (Q), teremos diferentes denominações. Assim pode-se ter curva inclinada, curva ascendente-descendente, curva altamente descendente e curva plana,conforme mostrado na Figura 1.
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Figura 1 – Tipos de curva H x Q
Bombas com curvas ascendente-descendente apresentam um comportamento instável na região ascendente, e em projetos que utilizem tais máquinas deve-se ter o cuidado de evitar o funcionamento nesta região da curva.
Além da curva HxQ, outras duas curvas são de interesse para o projeto de sistemas de bombeamento. A primeiradelas é a curva rendimento (() x vazão e a outra é a curva potência (N) x vazão. O rendimento total ( pode ser definido como:
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O formato destas duas curvas está mostrado na Figura 2a, existindo um ponto de funcionamento onde o rendimento é máximo. A outra curva é a de potência mecânica consumida pela bomba em função da vazão (Figura 2b). Quando a vazão é nula, a potênciahidráulica ganha pelo fluido também o é, porém existe um potência mínima para manter a bomba girando e toda esta energia será dissipada, em forma de calor. O funcionamento por longo tempo com a saída da bomba fechada pode vir a causar sobre aquecimento do fluido e causar alguns problemas no sistema. Por outro lado, a partida da bomba é normalmente efetuada com a saída fechada, pois é a condição de menorexigência do motor elétrico. Isso faz com que as correntes de partida do motor sejam menores e haja um conseqüente aumento da vida útil do equipamento.
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(a)
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(b)
Figura 2 – Curvas (a) (xQ e (b) NxQ
Uma outra forma de representação das curvas características de uma turbobomba é o chamado campo de funcionamento ou “diagrama de colina”. Neste tipo de diagrama são representadascurvas HxQ para diferentes rotações juntamente com curvas de iso-rendimento. As curvas de igual rendimento têm o aspecto de elipses, sendo que o rendimento máximo estará no interior delas. O ponto (H,Q) correspondente a este rendimento máximo recebe o nome de ponto normal, e assim tem-se Hn e Qn. O nome diagrama de colina vem do aspecto geral do mapeamento que se assemelha a um diagramatopográfico de um morro. A Figura 3 é uma representação esquemática de um destes diagramas.
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Figura 3 – Campo de funcionamento de uma turbobomba.
A curva característica da máquina (HxQ) é bastante influenciada pelo tipo de rotor da máquina. São apresentados, na Figura 4, formatos de curvas características para diversos tipos diferentes de bombas, de acordo com o tipo de rotor.
[pic]Figura 4 – Curvas características – (a) bomba centrífuga com pás curvadas para frente; (b) bomba centrífuga com pás curvadas para trás; (c) bomba hélico-centrífuga; (d) bomba axial.
Curvas Fornecidas pelos Fabricantes
A apresentação das características de uma bomba pelos fabricantes pode ser de diversas formas. A primeira delas, utilizadas principalmente em bombas do tipo monobloco (naqual o motor já vem acoplado à bomba), é a apresentação em forma de tabela, conforme exibido na Figura 5.
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Figura 5 – Características das bombas KSB A500 e A1000.
Outra forma bastante comum é a apresentação como um diagrama similar ao diagrama de colina. Como normalmente se utilizam motores de indução assíncronos para a movimentação da bomba e a variação de rotação deste...
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