BOMBAS DE DESLOCAMENTO POSITIVO , DINÂMICAS E

CENTRÍFUGAS.

BIANCA COPPO VENTORIN

BRUNA LYRIO PIN

CAMILA C. DE OLIVEIRA SANTOS

JULIO PANSIERE ZAVARISE

KAMILLA SOARES LUZ

DET08181-FENÔMENOS DE TRANSPORTE I

BOMBAS DE DESLOCAMENTO POSITIVO

• Em cada projeto, o fluido é sugado para um volume em expansão e, emseguida, é empurrado à medida que aquele volume se contrai, mas osmecanismos que causam essa variação de volume difere bastante entreos diversos projetos. Sendo alguns destes:

• Bomba peristáltica de tubo flexível ;

• Cames giratórios com lóbulos sincronizados;

• Engrenagens com travamento;

• Parafusos.Exemplos de bomba de

deslocamento positivo.

EXEMPLO DE FUNCIONAMENTO

• Os dois rotores são sincronizados por uma caixa de engrenagem externa,de modo que girem a mesma velocidade angular, mas em sentidosopostos.

• No diagrama, o rotor superior gira na direção horária e o rotor inferior, nadireção anti-horária, sugando fluido da esquerda e descarregando-o nadireita.

Quatro fases na operação de uma bomba giratória de dois

lóbulos, um tipo de bomba por deslocamento positivo.

CARGA LÍQUIDA X CAPACIDADE

𝑉 = 𝑛

𝑛𝑉𝑓𝑒𝑐ℎ𝑎𝑑𝑜

BOMBAS DINÂMICAS

Escoamento Centrífugo:

• Entrada: Axialmente no

centro;

• Saída: Radialmente no

raio externo.

Escoamento Axial:

• Entrada/saída: Axialmente,

em geral na parte externa da

bomba(bloqueio exercido pelo

eixo, motor, etc).

BOMBAS DINÂMICAS

Escoamento Misto:

• Intermediário entre as bombas

Centrífuga e Axial;

• Entrada: axial;

• Saída: com ângulo entre radial e

axialmente.

BOMBAS CENTRÍFUGAS

• Característica geral: possuem formato interno de caracol (voluta).

• Aplicações: máquinas de lavar, secador de cabelo, coifas decozinha, compressores de ar (automóveis), bomba de água demotores de carro.

ESTRUTURA DA BOMBA CENTRÍFUGA

(a jusante)

• Entrada: O fluido entra pela partemédia oca da bomba por succãoencontrando as pés giratórias.

• Saída : O escoamento sai do rotorapós ganhar velocidade e pressão àmedida que é lançado radialmente prafora na direção da voluta.

• Em situações de fluido incompressívele com diâmetros de entrada e saídaiguais a velocidade media na entradae saída é constante e a bombacentrífuga promove apenas aelevação da pressão.

FUNCIONAMENTO GERAL

a)Pás radiais/pás retas: tem geometria simples possuem a maior elevaçãode pressão pra diferentes vazões volumétricas mas essa pressão diminuirápido após a eficiência máxima.

b)Pás inclinadas pra trás: mais comum e mais eficiente pois o fluidoescoa de dentro pra fora das passagens das pás com um mínimo derotação.

c)Pás inclinadas para frente: produzem um aumento de pressãoconstante , mesmo sendo a mais baixa das outra duas. Possuem mais pásporém em menor tamanho e são mais eficientes que as pás retas.

PÁS DE BOMBAS CENTRÍFUGAS

• Feitas de forma que cada bomba atinja omesmo fornecimento livre.

• Fornecimento livre = vazão volumétricamáxima a carga líquida zero.

• Podem variar dependendo do projeto.

CURVAS DE DESEMPENHO:

Com base na figura abaixo :

Sendo:

• V1,n e V2,n as velocidades normais.

• r1 e r2 os raios e b1 e b2 larguras, da entrada e da saída, respectivamente.

• Pela vazão volumétrica:

sendo a vazão de entrada

igual a vazão de saída:

Velocidade das pás:

VELOCIDADE DAS PÁS:

• Fazendo a consideração que o escoamento é tangente emtodas as partes à superfície da pa observando sob umaestrutura de referência que gira com a pá;

• Condição de entrada sem choque;

• Vetores velocidade relativa são paralelos as superfícies daspás adicionando vetorialmente a velocidade tangencialtrigonometricamente podemos chegar ao vetor velocidadeabsoluta do fluido na entrada e saída da pá:

VELOCIDADE DAS PÁS:

• Da visualizacão frontal de uma pá(inclinada para trás) de um rotor.

• Velocidade tangencial na entrada esaida:

𝑉1,𝑡 = 𝜔𝑟1𝑉2,𝑡 = 𝜔𝑟2

Ângulo do bordo de ataque𝜷𝟏 :ângulo da pá reativo direçãotangencial reversa de 𝑟1.

Ângulo de defesa 𝜷𝟐: ângulo da páreativo direção tangencial reversa de𝑟2.

VELOCIDADE DAS PÁS

• Conservação do momento angular de um volumede controle que cerca as pás do 𝑟1ao 𝑟2;

• Consideramos os ângulos 𝛼1e 𝛼2 entre velocidadeabsoluta e que o escoamento entra comvelocidade absoluta 𝑉1 ao redor de todacircunferência de raio 𝑟1 e sai com 𝑉2 ao redor de𝑟2 .

• O momento angular é definido por 𝑟 × 𝑉e apenasas velocidades tangenciais importam. O torque deeixo é dado pela variação de torque na entrada ena saida pela equação de turbomáquina de Euler:

TORQUE DE MOVIMENTO GIRATÓRIO

• Em função de 𝛼1e 𝛼2:

• Para analíse com 𝜂𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎 = 1 portanto a potência da água éequivalente a pontência de eixo, logo:

• Assim temos:

TORQUE DE MOVIMENTO GIRATÓRIO

EQUAÇÃO DE BERNOULLI-SISTEMA DE REFERÊNCIA GIRATÓRIO:

• Aplicando a Lei dos Cossenos :

• g

• G

• d

• 2

a) Perda por escoamento circulatório;

b) Perda por passagem.

QUANTIDADE DE PÁS

CARGA LÍQUIDA x VAZÃO EM VOLUME DA BOMBA:

Condições do projeto da Bomba centrífuga :

• Manter b1,b2,r1,r2, β1, β2 e ω fixos.

• V1,t=0.

Equações:

• 𝐻 =1

𝑔ω𝑟2𝑉2, 𝑡 −ω𝑟1𝑉1, 𝑡 (I)

• 𝑉2, 𝑡 = ω𝑟2 −𝑉2,𝑛

𝑡𝑔β2(II)

• 𝑉 = 2𝜋𝑟2𝑏2𝑉1, 𝑛 ∴ 𝑉

2𝜋𝑟2𝑏2= 𝑉2, 𝑛(III)

Substituindo II e III em I:

• 𝑯 =𝟏

𝒈ω𝟐𝒓𝟐𝟐 −

ω𝒓𝟐

𝒕𝒈β2

𝑽

𝟐𝝅𝒓𝟐𝒃𝟐