PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS – PUC/MG INSTITUTO POLITÉCNICO DA UNIVERSIDADE CATÓLICA – IPUC/MG CURSO DE ENGENHARIA CIVIL DISCIPLINA HIDRÁULICA DOS CONDUTOS FORÇADOS
RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA ASSOCIAÇÃO DE BOMBAS EM SÉRIE E PARALELO
Davy Augusto Souza Fontes de Araújo Fernando Brant Jean Michel Alves Lucas Miranda Terra Paulo Vitor Soares Vieira a!aela de Melo Barros Thiago "n#cio Viga Victor uela Brand$o de %astro
2
1 INTRODUÇÃO 1.1 OBJETIVO Veri!icar e analisar os resultados o&tidos na 'r#tica de associa($o de &o)&as e) s*rie e e) 'aralelo a!i) de a)'liar o ca)'o de varia($o da vaz$o e da altura )ano)*trica
+ !le,i&ilizar a o'era($o do siste)a e au)entar a seguran(a o'eracional-
1.2 CONCEITUAÇÃO TEÓRICA 1.2.1 ASSOCIAÇÃO EM SÉRIE A associa($o e) s*rie visa au)entar a energia !ornecida ao !luido e * utilizada e) instala(.es co) grandes alturas de eleva($o+ ou ent$o+ /uando h# necessidade do desenvolvi)ento de grandes 'ress.es- 0 'oss1vel o&ter a associa($o e) s*rie de duas )aneiras di!erentes2 3 %oloca($o de )ais de u) rotor no )es)o ei,o da &o)&a 4&o)&as )ulticelulares56 3 %oloca($o de duas ou )ais &o)&as inde'endentes interligadas2 7esse caso+ a descarga de cada &o)&a * conectada 8 suc($o da seguinte+ de )odo /ue a vaz$o ser# a )es)a e) todas as &o)&as+ en/uanto /ue a 'ress$o total do siste)a ser# a so)a das 'ress.es desenvolvidas 'elas &o)&as associadas-
1.2.2 ASSOCIAÇÃO EM PARALELO A associa($o e) 'aralelo visa au)entar a vaz$o recalcada e dar ao siste)a u)a )aior !le,i&ilidade+ e) ter)os de atendi)ento da de)anda- Pode ser !eita+ ta)&*)+ de duas )aneiras di!erentes2 3 %oloca($o de u) rotor de du'la suc($o6
3
3 %oloca($o de duas ou )ais &o)&as inde'endentes interligadas2 7essa associa($o+ a tu&ula($o de recal/ue de cada &o)&a * conectada 8 tu&ula($o de recal/ue do siste)a+ de )odo /ue a 'ress$o+ na sa1da+ ser# a )es)a e) todas as &o)&as+ en/uanto /ue a vaz$o total ser# a so)a das vaz.es desenvolvidas 'elas &o)&as associadas-
2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 9s testes consiste) e) si)ular situa(.es na &ancada /ue 'ossi&ilite) levantar dados de vaz$o 4:5+ Press.es 4M5 e 4V5+ 'ara a o&ten($o das curvas caracter1sticas 'ara alta rota($o 4;<== r')5 e 'ara a &ai,a rota($o 4>?== r')5 da &o)&a>+ da &o)&a ;6 das duas &o)&as tra&alhando associadas e) s*rie e das duas &o)&as tra&alhando associadas+ e) 'aralelo-
2.1 Proce!"e#$o% !#!c!&!%
Veri!icar a a&ertura do reservat@rio6
Veri!icar se a cone,$o el*trica est# e!etuada de )odo correto segundo o es/ue)a da &ancada e segundo a tens$o dis'on1vel6
Veri!icar a !unciona&ilidade dos a'arelhos de )edi($o segundo instru($o 'articular de cada instru)ento6
"nserir ali)enta($o el*trica trans)itida 'elo interru'tor geral6
%ontrolar a tens$o da linha 'or )eio de u) volt1)etro6
%ontrolar a lu&ri!ica($o das &o)&as6
%olocar e) !unciona)ento sucessiva)ente as duas &o)&as+ ligando 'ri)eiro a &o)&a > e e) seguida a &o)&a ;+ tendo o cuidado de veri!icar o 'osiciona)ento de a&ertura dos registros 'ara evitar o re!lu,o6
Veri!icar se as &o)&as est$o escorvadas-
4
2.2 Re&'!(&)*o o% $e%$e% co" o o+,e$!-o e &#&'!%&r o co"or$&"e#$o &% +o"+&% &%%oc!&&% e" %/r!e e e" &r&'e'o 2.2.1
O+$e#)*o &% c0r-&% "඀ &r& & ro$&)*o e 1788 r" o0 &r& & ro$&)*o e 2988 r" &r& & +o"+& 1:
Para colocar e) !unciona)ento so)ente a +o"+& 1+ inicial)ente !ora) !echados os re;!%$ro% 18< 11 e 1= e a&ertos os re;!%$ro% >< 12 e 17+ con!or)e es/ue)a > a seguir6
Foi ligado o conjunto 'osicionando a chave de co)ando na rota($o desejada+ con!or)e indica($o no 'ainel de controle6
%o) o re;!%$ro 1= !echado+ !azer as leituras do Man)etro 4M5 e) g!Cc); instalado 8 sa1da da &o)&a > 3 do Vacu)etro e) ))Eg instalado 8 entrada da &o)&a > 3 e do ot)etro 4:G5 e) )HCh instalado 8 sa1da da &o)&a >- 9&tidas as leituras /ue ser$o a'resentadas a seguir na ta&ela >6
A&erto 'arcial)ente o re;!%$ro 1= e re'etida a o'era($o 'ara diversas 'osi(.es de a&ertura deste registro- I) seguida+ anotados os dados do resultado na !olha de teste6
e'etida a o'era($o 'ara o resultado duvidosos-
2.2.2 O+$e#)*o &% c0r-&% "&# 3456 &r& & ro$&)*o e 1788 r" o0 &r& & ro$&)*o e 2988 r" &r& & +o"+& 2:
5
%olocado e) !unciona)ento so)ente a &o)&a ;+ inicial)ente co) o%
re;!%$ro% >< 11< 12 e 1= !echados e os re;!%$ro% 18 e 17 a&ertos
Ligado o conjunto co) a chave de co)ando 'osicionada na rota($o desejada+ con!or)e indica($o no 'ainel de controle-
%o) o re;!%$ro 1= !echado+ !ora) !eitas as leituras do Man)etro 4M5 e) g!Cc); instalado 8 sa1da da &o)&a ; 3 do Vacu)etro e) ))Eg instalado 8 entrada da &o)&a ; 3 e do ot)etro 4:G5 e) )HCh instalado 8 sa1da da &o)&a ;9&tidas as leituras e realizadas as anota($o na !olha de teste6
A&erto 'arcial)ente o registro >H e re'etida a o'era($o 'ara diversas 'osi(.es de a&ertura deste registro- 9s resultados !ora) anotados na !olha de teste6
e'etida a o'era($o 'ara os resultados duvidosos-
2.2.= O+$e#)*o &% c0r-&% "&# 3456 &r& & ro$&)*o e 1788 r" o0 &r& & ro$&)*o e 2988 r" &r& &% +o"+& 1 e 2 &%%oc!&&% e" &r&'e'o:
%olocada e) !unciona)ento as +o"+& 1 e 2 e) &r&'e'o+ e !echados o%
re;!%$ro% 11< 12 e 1= inicial)ente- 9s re;!%$ro% >< 18 e 17 !ora) a&ertos6
Ligados os conjuntos 'osicionando as chaves de co)ando na rota($o desejada+ con!or)e indica($o no 'ainel de controle6
%o) os re;!%$ro% 12 e 1= !echados+ realizadas as leituras do Man)etro 4M5 e) g!Cc); instalado 8 sa1da da &o)&a ; 3 do Vacu)etro e) ))Eg instalado 8 entrada da &o)&a ; 3 e dos ot)etros 4:>G e :;G5 e) )HCh instalados 8 sa1da das &o)&a > e ;- 9&tidas as leituras e realizadas as anota($o na !olha de teste-
A&erto total)ente o re;!%$ro 12 e 'arcial)ente o re;!%$ro 1= e re'etida a o'era($o 'ara diversas 'osi(.es de a&ertura desse registro- Anotados os resultados na !olha de teste6
e'etida a o'era($o 'ara os resultados duvidosos-
2.2.7 O+$e#)*o &% c0r-&% "&# 3456 &r& & ro$&)*o e 1788 r" o0 &r& & ro$&)*o e 2988 r" &r& &% +o"+&% 1 e 2 &%%oc!&&% e" %/r!e:
6
Para colocar e) !unciona)ento as &o)&as > e ; e) s*rie+ !ora) !echados inicial)ente os re;!%$ro% 18< 12 e 1= e a&ertos os re;!%$ro% >< 11< e 17.
Ligado os conjuntos 'osicionando as chaves de co)ando na rota($o desejada+ con!or)e indica($o no 'ainel de controle6
%o) o registro >H !echado+ realizadas as leituras do Man)etro 4M5 e) g!Cc); instalado 8 sa1da da &o)&a ; 3 do Vacu)etro e) ))Eg instalado 8 entrada da &o)&a > 3 e do ot)etro 4:G5 e) )HCh instalado 8 sa1da da &o)&a ;- 9&tidas as leituras e realizadas as anota($o na !olha de teste6
A&erto 'arcial)ente o re;!%$ro 1= e re'etida a o'era($o 'ara diversas 'osi(.es de a&ertura do )es)o anotando os resultados na !olha de teste-
e'etida a o'era($o 'ara os resultados duvidosos-
2.2.? Co#%$r0)*o &% c0r-&% "&# 3456 &r& & +o"+& 1< &r& & +o"+& 2< &r& & &%%oc!&)*o e" &r&'e'o e &r& & &%%oc!&)*o e" %/r!e: A'@s a realiza($o dos testes+ co)'letadas as de)ais colunas da !olha de teste+ tendo o cuidado co) a ho)ogeneidade das unidades das diversas grandezas- %o) os dados da !olha de teste !ora) construidas as curvas E)an !4:5+ 'ara a &o)&a >+ 'ara a &o)&a ;+ 'ara a associa($o e) 'aralelo e 'ara a associa($o e) s*rie-
= E5UIPAMENTOS: As 'artes co)'onentes da &ancada !ora)2
=.1 Co#,0#$o "o$o +o"+& 1 Trata3se de u)a &o)&a centr1!uga+ acionada 'or u) )otor el*trico de du'la velocidade de rota($o co) as seguintes caracter1sticas2
Di)etro e,terno do rotor >H= ))6
7ú)ero de 'alhetas K6
ota($o de aciona)ento &ai,a >?== r')6
Press$o )#,i)a 'ara a &ai,a rota($o =+ gCc);6
Vaz$o )#,i)a 'ara &ai,a rota($o ;>6
Potncia )#,i)a 'ara &ai,a rota($o --- E'6
ota($o de aciona)ento alta ;<== r')6
Press$o )#,i)a 'ara a alta rota($o ;+N gCc);6
Vaz$o )#,i)a 'ara a alta rota($o ?=6
Potncia )#,i)a 'ara a alta rota($o N+N E'-
=.2 Co#,0#$o "o$o +o"+& 2 Trata3se de u)a &o)&a centr1!uga co) caracter1sticas an#logas 8 anterior+ )as acionada 'or u) )otor dina)o)*trico ca'az de 'er)itir o valor do tor/ue no seu ei,o de rota($o-
!
=.= Re%er-&$@r!o A &ancada 'ossui u) reservat@rio+ co) ca'acidade de >;== litros+ dividido e) duas 'artes2 u)a 'ara a vaz$o recalcada e outra 'ara a vaz$o as'irada+ co) u) siste)a de interc)&io entre as 'artes+ 'er)itindo n1vel de #gua constante e !unciona)ento cont1nuo do gru'o-
=.7 Me!ore% e -&(*o Dois )edidores ti'o rot)etro instalados e) deriva($o na sa1da de cada &o)&a9 rot)etro+ ta)&*) conhecido co)o !lu,)etro+ consiste e) u) tu&o de vidro de se($o crescente dentro do /ual e,iste u) !lutuador de )etal /ue se )ovi)enta con!or)e a velocidade do !luido- Ile * )ontado na 'osi($o vertical+ direta)ente na linha de aciona)ento do !luido+ con!or)e !igura <- A e,tre)idade de )enor di)etro est# na 'arte in!erior e * a entrada do !luido- A !olga ou o es'a(o anular entre o !lutuador e o di)etro interno do tu&o !or)a u) ori!1cio de #rea vari#vel- 9 !lutuador alcan(a u)a 'osi($o de e/uil1&rio+ /uando a !or(a ascendente do !luido+ 'assando 'elo es'a(o anular+ torna3se igual 8 !or(a descendente do !lutuador- A vaz$o 4:G5 * lida direta)ente e) u)a escala graduada no 'r@'rio tu&o-
V!%$& o ro$"e$ro & +&#c&& e $e%$e
"
=.? Me!ore% e re%%*o Ist$o instalados na &ancada dois vacu)etros+ sendo u) na entrada da &o)&a > e outro na entrada da &o)&a ;+ e dois )an)etros+ sendo u) )an)etro na sa1da da &o)&a > e o outro na sa1da da &o)&a ;- 9s )edidores de 'ress$o utilizados na &ancada s$o do ti'o Bourdon- Iste )an)etro consiste e) u) tu&o de se($o oval do&rado de )aneira circular+ co)o )ostra a !igura O- )a das e,tre)idades 4in!erior5 * selada e 'resa a u) /uadrante 'ivotado- A outra e,tre)idade 4su'erior5 est# conectada a u) siste)a dentado /ue+ 'or sua vez+ est# conectado aos dentes de u)a engrenage) /ue )ovi)enta o 'onteiro- 9u seja+ a de!or)a($o 'roduzida no tu&o * a)'li!icada )ecanica)ente e trans!or)ada e) )ovi)ento angular de u) 'onteiro associado a u)a escala 'revia)ente cali&rada-
V!%$& o "&#"e$ro e Bo0ro#
=. Re;!%$ro% co#$ro'&ore% e -&(*o 7a &ancada+ est$o instalados trs registros )aiores+ ti'o gaveta+ /ue s$o utilizados 'ara controlar a vaz$o do conjunto ou 'ara a )anuten($o do )es)o e dois registros )enores+ /ue s$o utilizados 'ara associar as &o)&as e) s*rie ou e) 'aralelo+ con!or)e !igura >=- Para esta&elecer a associa($o e) s*rie o 'osiciona)ento dos registros deve 'er)anecer os registros >= e >; !echados e os registros O+ >>+ >H e >? a&ertos- Para a associa($o e) 'aralelo deve3se )anter o registro >> !echado e os registros O+ >=+ >; +>H e >? a&ertos-
#$
Esquema analítico do conjunto
F"QA > D"AQAMA E"DRL"%9 LIQI7DA DA F"QA >2 >- %onjunto )oto3&o)&a >;- %onjunto )oto3&o)&a ;H- eservat@rio de as'ira($o?- eservat@rio de recal/ueN- Medidores de vaz$o ti'o rot)etro- Man)etrosK- Vacu)etros<- Mano vacu)etroO- egistro gaveta na linha da as'ira($o da &o)&a >>=- egistro gaveta na linha da as'ira($o da &o)&a ;>>- egistro gaveta 'ara a associa($o e) s*rie ou e) 'aralelo>;- egistro gaveta 'ara controle de vaz$o da &o)&a >>H- egistro gaveta 'ara controle de vaz$o da &o)&a ; e 'ara controle de vaz$o da associa($o e) s*rie ou 'aralelo>?- egistro 'ara co)unica($o entre os reservat@rios>N- V#lvula de '*-
##
=. 50&ro e'/$r!co e co"&#o e co#$ro'e 9 /uadro el*trico de co)ando est# )ontado so&re u) su'orte antivi&rat@rio e * co)'osto de u) a)'er1)etro+ u) volt1)etro+ dois att1)etros 'ara a deter)ina($o da 'otncia el*trica a&sorvida e) cada conjunto )oto3&o)&a+ u) interru'tor geral+ u) co)ando de 'rote($o e seletivo 'ara as duas velocidades de cada conjunto )oto3 &o)&a- A ali)enta($o el*trica 'adr$o * tri!#sica ;;=CH<= v + a !re/uncia * de N= ou = Ez e a 'otncia )#,i)a re/uerida * de <+N -
#2
7 DADOS: As leituras realizadas !ora) anotadas na ta&ela a&ai,o 'ara cada 'arte do e,'eri)ento+ con!or)e j# detalhado anterior)ente-9 'rocedi)ento de c#lculo considerou as seguintes !@r)ulasC'ar)etros2
7.1 Me!or e -&(*o Ro$"e$ro %ha)ando de2 :G vaz$o e) )HCh e : vaz$o e) )HCsTere)os2 : :UCH== 9&s2 Para a associa($o e) 'aralelo considerado2 :total :U> :U;
7.2 Me!or e re%%*o F M&#"e$ro% 9s )edidores de 'ress$o 'er)ite) deter)inar a altura )ano)*trica de cada &o)&a+ do conjunto associado e) s*rie e do conjunto associado e) 'aralelo+ 'ois sa&e)os /ue2
"&# M GV G H 9nde2 M leitura do )an)etro6 V leitura do vacu)etro6 y cota entre os )ostradores do )an)etro e vacu)etro%onsiderando y =+ te)os2
"&# M G V %o)o os )an)etros a'resenta) a escala e) g!Cc); e os vacu)etros e) ))Eg+ !oi realizada a devida trans!or)a($o das unidades de )edidas 'ara o c#lculo do E)an e) )ca- Pode)os considerar2
1 ;3c"2 18 "c& e 8 ""; 18 "c&
#
7.= D&o% o+$!o% Ko'& e Te%$e%
7.7 r3!co% 7.7.1 "&# 3456< &r& c&& +o"+&. Bo"+& 1
2
7.000 6.000 5.000 4.000 BOMBA 1 3.000 2.000 1.000 0.000 0.0000 5.0000 10.0000 15.000020.0000 25.0000 30.0000 35.0000
3
Bo"+& 2 25.000
20.000
15.000 Bomba 2 10.000
5.000
0.000 0.000
0.002
0.004
0.006
0.008
0.010
0.012
7.7.2 "&# 3456< &r& &% 0&% +o"+&% &%%oc!&&% e" &r&'e'o
0.014
2
25.000
20.000
15.000
Bomba 1
Bomba 2
Associação em paralelo B1+B2
10.000
5.000
0.000 0.000
0.005
0.010
7.7.= "&# 3456< &r& &% 0&% +o"+&% &%%oc!&&% e" %/r!e
0.015
0.020
3
25.000
20.000
15.000
Bomba 1
Bomba 2
Associação em
10.000
5.000
0.000 0.000
0.002
? ANÁLISE DOS DADOS
0.004
0.006
0.008
0.010
2
?.1.1 "&# 3456< &r& &% 0&% +o"+&% &%%oc!&&% e" &r&'e'o A associa($o e) 'aralelo gerou au)ento da vaz$o recalcada 'ro'orcional ca'acidade de recal/ue da vaz$o individual de cada u)a das &o)&as co)o 'ode ser o&servado no gr#!ico da associa($o e) 'aralelo- 9 incre)ento * 'ratica)ente o so)at@rio das vaz.es das &o)&as > e ;A associa($o e) s*rie gerou au)ento na altura )ano)trica !inal+ 'or*) e) 'ro'or($o in!erior ao so)at@rio das alturas )ano)tricas se analisadas individual)ente cada u)a das &o)&as- Eouve ta)&*) altera($o nas 'ress.es- A 'ress$o resultante !oi 'r@,i)a a so)a das 'ress.es de cada &o)&aDevido a 'oss1vel !onte de erro no ensaio ou no siste)a de &ancada utilizado+ a &o)&a ; a'resentou individual)ente oscila($o no seu gr#!ico de E)an!4:5- Istas oscila(.es 'ode) ter inter!erido nos resultados !inais+ u)a vez /ue era es'erado )aior altura )ano)trica na associa($o e) s*rie do /ue os resultados a'resentados no gr#!ico-
CONCLUSES As associa(.es de &o)&as+ tanto e) s*rie co)o e) 'aralelo a'resenta) ganhos nos resultados !inais de vaz$o recalcada ou altura )ano)*trica- Tais siste)as 'ode) ser utilizados e) necessidades es'ec1!icas+ a!i) de se evitar o di)ensiona)ento de &o)&as de alto custo+ /uando da necessidade de recal/ue de grandes vaz.es ou alturas )ano)*tricas0 necess#rio )elhor di)ensiona)ento 'ara se o&ter o resultado 'reciso do incre)ento de vaz.es ou alturas )ano)*tricas+ assi) co)o outras condi(.es /ue 'ode) inter!erir e) tais resultados+ co)o 'erda de carga+ di)etro de tu&ula(.es+ rendi)ento das &o)&as etc%onclui3se 'ortanto /ue * de grande utilidade e &ene!1cio a associa($o de &o)&as e /ue os resultados 'ode) ser satis!at@rios no atendi)ento de necessidades de )aiores vaz.es+ alturas )ano)*tricas e 'ress.es de a&asteci)ento-
REKERNCIAS BIBLIORÁKICAS
3
AWIVID9 7ITT9+ J-M-6 ALVAIW+ Q- A- Manual de hidr#ulica- K-ed- S$o Paulo2 I- BlXcher+ >OO>- v->+ HHN'BI7AD9+ S- Manual de irriga($o- N-ed- Vi(osa2 FVC")'r- niv-+ >OOO%AVALE9+
D-F-
"nstala(.es
elevat@rias2
&o)&as-
H-ed-
Belo
Eorizonte2
FMQCFMA%+ >OKK- HNN'DI7Z%L"+ - Bo)&as hidr#ulicas- Vi(osa2 FVC")'rensa niversit#ria+ >OOH- >;'og*rio
Qi)ines
caracteristicas
3
-e&ah-co)-&rCcontentCABAAAgS="ALC&o)&as3curvas3
