Artigo 05
Desempenho de uma bomba centrífuga instalada
A PERGUNTA É
Deseja-se conhecer o desempenho de uma máquina de fluxo ( bomba centrífuga, ventilador, turbina hidráulica, etc. ) instalada e operando em campo, conhecendo-se somente alguns dados coletados como Pressão Total, Rotação e medidas elétricas (Volts e Amperes), confrontando com as folhas de dados original do fabricante. Como proceder?
VERIFICAÇÃO DE DESEMPENHO DE MÁQUINAS DE FLUXO (ENSAIO DE PERFORMANCE)
1. Colher dados de placa do equipamento a ser analisado
Máquinas de fluxo (bomba centrífuga, ventiladores, turbinas):
- Vazão Volumétrica (Q) m3/s
- Altura Manométrica (Hm) m.c.a.
- Rendimento (η)
Dados do Motor elétrico de acionamento da bomba ou ventilador ou do gerador acionado no caso de turbina:
- Rotação de Trabalho (n) rpm
- Potência (Pm) cv
- Amperagem Nominal (A)
- Voltagem Nominal (V)
2. Adquirir cópia da curva característica da bomba com o fabricante do equipamento
3. Traçar um ponto na curva característica da bomba
Com os valores obtidos na leitura da placa do equipamento e retirar o diâmetro do rotor, isto necessário caso não se conheça ainda o real valor do diâmetro do rotor (φ)
4. Adaptar um manômetro diferencial na tubulação de sucção e recalque da bomba
Verificar a indicação de pressão (Hm1) fornecida pelo manômetro com a bomba em operação e simultaneamente colher dados de Tensão (V) em Volts e corrente elétrica (I) em Amperes (A) requerida pelo motor ou fornecida pelo gerador. Tanto para valores de Tensões (Volts) como de Amperagem (A), deverão ser coletados valores individuais de cada fase, e retirado média ponderada, lembramos que as diferenças entre leituras de fases não devem ser grandes (maiores que 3%), caso contrário o motor elétrico ou gerador esta acusando problemas.
5. Calcular a potência médica consumida
Com os dados médios de tensão (V) e corrente elétrica (A) obtidos por medição local, calcular a Potência elétrica consumida pela expressão:
Onde (cos β) e (cos φ), são tabelados pelos fabricantes de motores e referem-se ao fator de potência e o rendimento do motor elétrico, na faixa de utilização.
6. Determinar a vazão fornecida
Para determinar a vazão (Q) fornecida pela bomba iguala-se a potência elétrica consumida ou gerada pelo motor elétrico com a expressão da Potência Hidráulica.
Potência cedida pelo motor = Potência Hidráulica de consumo da bomba
Isolando a Vazão (Q), teremos:
Deve-se assumir primeiramente o valor de rendimento (ηB) retirado do gráfico ou placa da bomba, e a pressão diferencial informada em (metros de coluna de água = m.c.a.). Se o fluido não for água a 20ºC deverá ser corrigido pelo Peso Especifico aparente a referida temperatura de operação.
7. Traçar novamente um ponto no gráfico
Com o valor certificado de vazão calculado no item anterior e de Hm1 obtido pela leitura do manômetro traçar novamente um ponto no gráfico sendo que agora temos o diâmetro do rotor conhecido.
8. Análise do resultado
Com os dados obtidos, deve-se plotar no gráfico de performance como segue:
Se o diâmetro do rotor (φ) encontrado no item 3, for menor que o rotor de diâmetro máximo, ver Gráfico 5.1 (4), pode-se aumentar a vazão trocando o rotor atual por um rotor de diâmetro maior, caso seu motor permita, podendo chegar ao diâmetro máximo, utilizando as regras de semelhança hidráulica abaixo.
a) A vazão cresce ou é regida por uma curva, que se chama “Curva Característica do Sistema”, que como o próprio nome diz depende das características do sistema, e sua razão de crescimento é próximo de uma expoente de grau 2.
b) A Potência por sua vez cresce com a razão cúbica dos diâmetros dos rotores.
c) A altura manométrica similarmente, cresce com a razão quadrada dos diâmetro dos rotores.
d) Por sua vez a vazão cresce com a razão direta dos diâmetros dos rotores.
9. Conclusão da investigação
Se surgirem dados muito similares com o confronto de resultados de campo com os dados das cartas de performance do fabricante, isto indica que o equipamento esta em condições saudáveis.
Se os dados de confronto e dados originais forem muito diferentes, isto indica que a performance hidráulica do conjunto não está conferindo os dados de fabricação, e neste caso o equipamento deve ser revisado.
Sobre o autor
Walter Luiz Polonio é Engenheiro Mecânico formado na Unesp e Mestre em Engenharia Industrial com especialidade em Filtração continua a vácuo de lodo de caldo de cana. Possui especialidades em outras disciplinas como transporte pneumático, transientes hidráulicos, condensadores de troca térmica por contato direto, análise estática de tubulações e outros. Profissional atuante no mercado sucroalcooleiro desde 1983, responsável atualmente a Gerência de Disciplinas, responsável por padrões e definições de projetos desde processos nas áreas mecânica, processo, elétrica e automação, na empresa Raízen Bioenergia. Em seu tempo vago gosta de restaurar e pilotar motos antigas com a família.
Série “A HIDRÁULICA RESPONDE”, #5, W.L.P. 01 de Outubro de 1997.
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