Relatorio de EstÃ¡gio - ELOS & PPR Bombas e VÃ¡lvulas Ltda

FACULDADE ANHANGUERA DE JUNDIAÍ

ENGENHARIA MECÂNICA

ANALISE DAS CONDIÇÕES OPERACIONAIS

DE BOMBAS CENTRÍFUGAS

JULIANO PATRICIO NOGUEIRA – RA 0515531

JUNDIAÍ

2010

JULIANO PATRICIO NOGUEIRA



Relatório de Estágio apresentado ao curso de Engenharia Mecânica da Faculdade Anhanguera de Jundiaí, como parte dos requisitos necessários para a obtenção do título de Engenheiro Mecânico. Orientador: Prof. Eduardo Godoi

JUNDIAÍ

2010

FACULDADE ANHANGUERA DE JUNDIAÍ

ENGENHARIA MECÂNICA

JUNDIAÍ / 2010

JULIANO PATRICIO NOGUEIRA



APROVADO EM ____/____/____

______________________________________________________________

EDUARDO GODOI

AGRADECIMENTOS Em primeiro lugar agradeço a Deus pela oportunidade concedida.

De modo especial, a minha esposa, filho e pais que sempre foram meus

incentivadores e melhores amigos.

À Elos & PPR Bombas e Válvulas Ltda, em particular na pessoa dos engenheiros

Silas Silvestre e Paulo Sergio da Silva, pela disponibilização de equipamentos e

tempo para a elaboração desses trabalho.

RESUMO

Este trabalho aborda assuntos de fundamental importância para o correto

dimensionamento de bombas centrífugas como, por exemplo, as curvas

características de performance. Serão definidos como a empresa ELOS & PPR

Bombas e Válvulas Ltda obtém uma curva característica para um determinado

equipamento, o tipo de curvas existentes, além de conceitos sobre altura

manométrica, potência consumida, vazão, rendimento, entre outros assuntos.

Demonstrando a importância da leitura e analise gráfica de uma curva para uma

correta utilização e otimização operacional de uma planta industrial.

Palavras-chave: BOMBA CENTRÍFUGA, CURVA, RENDIMENTO, NPSH.

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 1 - Foto da planta industrial da ELOS & PPR em Piracicaba-SP ................... 15

Figura 2 – Exemplo de Bomba centrífuga ................................................................. 16

Figura 3 - Exemplo de funcionamento de bomba centrífuga ..................................... 18

Figura 4 - Curva teórica de funcionamento ............................................................... 19

Figura 5 - Curva real de funcionamento .................................................................... 20

Figura 6 - Instalação de manômetros no sistema ...................................................... 21

Figura 7 - Exemplo de bancada de testes ................................................................. 22

Figura 8 - Levantamento da curva característica ...................................................... 23

Figura 9 - Curva característica com diâmetros diferentes ......................................... 23

Figura 10 - Exemplo de curva inclinada "Rising" ....................................................... 24

Figura 11 - Exemplo de curva íngreme "Step" .......................................................... 25

Figura 12 - Exemplo de curva plana "Flat" ................................................................ 25

Figura 13 - Exemplo de curva instável Ascendente/Descendente “Drooping” .......... 26

Figura 14 - Exemplo de curva instável tipo “Cela” ..................................................... 26

Figura 15 - Exemplo de curva "Over Loading" .......................................................... 27

Figura 16 - Exemplo de curva "no Over Loading" ..................................................... 28

Figura 17 - Exemplo de curva de potência de bomba de fluxo axial ......................... 28

Figura 18 - Exemplo de curva de vazão x rendimento .............................................. 29

Figura 19 - Exemplo de curva de isorendimento ....................................................... 30

Figura 20 - Exemplo de curva de vazão x NPSHr ..................................................... 30

Figura 21 - Exemplo de curva característica ............................................................. 31

Figura 22 - Exemplo de perdas localizadas .............................................................. 34

Figura 23 - Curva do sistema x curva da bomba ....................................................... 35

Figura 24 - Exemplo do ponto de melhor rendimento ............................................... 36

Figura 25 - Exemplo de alteração do diâmentro do rotor .......................................... 37

Figura 26 - Exemplo de mudança de rotação............................................................ 37

Figura 27 - Variação na parcela estática da Altura Manométrica Total do sistema ... 38

Figura 28 - Exemplo de fechamento/abertura de válvulas ........................................ 39

Figura 29 - Série de bombas geometricamente semelhantes admitindo a mesma

velocidade específica ................................................................................................ 45

Figura 30 - Tipos de rotores x velocidade específica ................................................ 46

Figura 31 - Exemplo de montagem de bomba centrífuga ......................................... 47

Figura 32 - Tolerância para o teste de performance ................................................. 49

Figura 33 - Bomba BSH 150-500 em funcionamento ................................................ 51

Figura 34 - Leitura da rotação ................................................................................... 51

Figura 35 - Leitura da vazão...................................................................................... 52

Figura 36 - Leitura da altura manométrica ................................................................ 52

Figura 37 - Medição do nível de ruído ....................................................................... 53

Figura 38 - Medição da temperatura do mancais ...................................................... 53

Figura 39 - Anexo A (Folha de dados da bomba centrífuga) ..................................... 58

Figura 40 - Anexo B (Curva característica) ............................................................... 59

Figura 41 - Anexo C (Relatório teste de performance) .............................................. 61

LISTA DE EQUAÇÕES

Equação 1 - Altura manométrica da bomba .............................................................. 21

Equação 2 - Altura manométrica da bomba .............................................................. 21

Equação 3 - Potência hidráulica ................................................................................ 32

Equação 4 - Potência útil da bomba .......................................................................... 32

Equação 5 - Potência consumida pela bomba .......................................................... 33

Equação 6 - Rendimento total ................................................................................... 34

Equação 7 - Rendimento da bomba .......................................................................... 35

Equação 8 - Vazão proporcional à rotação ............................................................... 40

Equação 9 - Altura manométrica varia com o quadrado da rotação .......................... 40

Equação 10 - Potência varia ao cubo da rotação ...................................................... 40

Equação 11 - NPSHr varia ao quadrado da rotação ................................................. 41

Equação 12 - Variação da Vazão - Altura - Potência ................................................ 41

Equação 13 - Variação da vazão em função da redução do diâmetro do rotor ......... 42

Equação 14 - Variação da altura monométrica em função da redução do diâmetro do

rotor ........................................................................................................................... 42

Equação 15 - Variação da potência em função da redução do diâmetro do rotor ..... 42

Equação 16 - Velocidade específica ou rotação específica ...................................... 43

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas

ANSI - American National Standard Institute

API - American Petroleum Institute

DIN - Deutsches Institut fur Normang

HI - Hydraulic Institute

ISO - International Organization for Standartization

NPSH - Net Inlet Suction Head

NPSHr - Net Inlet Suciton Head Required

BEP - Best Efficiency Point

BEN - Bomba Elos Normalizada

BES - Bomba Multi-estágio Standard

BSH - Bomba API 610 8ª Edição

LISTA DE SÍMBOLOS

Q - Vazão

Q1 - Nova vazão

Qt - Vazão no ponto de trabalho

Qfe - Vazão com a válvula fechada

Qab - Vazão com a válvula aberta

Qótimo - Vazão no melhor ponto de trabalho

H - Altura manométrica

H1 - Nova altura manométrica

Ht - Altura manométrica no ponto de trabalho

Hfe - Altura manométrica com a válvula fechada

Hab - Altura manométrica com a válvula aberta

Hótimo - Altura manométrica no melhor ponto de trabalho

P - Potência consumida

P1 - Potência com a nova rotação

Pt - Vazão no ponto de trabalho

Ph - Potência hidráulica

- Rendimento

t - Rendimento no ponto de trabalho

tot - Rendimento total

N - Rotação

N1 - Nova rotação

D - Diâmetro do rotor

D1 - Novo diâmetro do rotor

- Peso especifico

Pd - Pressão de descarga

Ps - Pressão de sucção

Nq - Velocidade especifica ou rotação especifica

g - Aceleração da gravidade

Vd - Velocidade do fluído na descarga

Vs - Velocidade do fluído na sucção

Zsd - Diferença de cota entre as linhas de centro dos manômetros da sucção

e descarga

SUMÁRIO RESUMO................................................................................................................... 16

LISTA DE ILUSTRAÇÕES ........................................................................................ 17

LISTA DE EQUAÇÕES ............................................................................................. 19

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS .................................................................... 20

LISTA DE SÍMBOLOS ............................................................................................... 21

1. INTRODUÇÃO .................................................................................................... 14

1.1. A INSTITUIÇÃO E O ESTÁGIO .......................................................................... 15

1.2. Histórico da ELOS & PPR ................................................................................... 15

1.3. O departamento de Vendas e Aplicações........................................................... 16

2. PRINCIPIO DE FUNCIONAMENTO DE UMA BOMBA CENTRÍFUGA .............. 16

2.1. Curvas características da bomba ....................................................................... 18

2.2. Curvas Teórica e Real de Funcionamento .......................................................... 19

2.3. Curva de Altura Manométrica da Bomba ............................................................ 20

2.4. Tipos de Curvas Características “H x Q” de Bombas ......................................... 24

2.4.1. Curva Inclinada (“Rising”) ............................................................................. 24

2.4.2. Curva Íngreme (“Step”) ................................................................................ 24

2.4.3. Curva Plana (“Flat”) ...................................................................................... 25

2.4.4. Curva Instável Ascendente/Descendente (“Drooping”) ................................ 25

2.4.5. Curva Instável Tipo “Cela” ............................................................................ 26

2.5. Curva de Potência Consumida da Bomba .......................................................... 26

2.5.1. Tipos de Curvas de Potência Consumida .................................................... 27

2.5.1.1. Curva de Potência Consumida de Bomba de Fluxo Radial ...................... 27

2.5.1.2. Curva de Potência Consumida de Bomba de Fluxo Misto ou Semi-axial . 28

2.5.1.3. Curva de Potência Consumida de Bomba de Fluxo Axial ......................... 28

2.5.2. Curva de Rendimento da Bomba ................................................................. 29

2.5.3. Curvas de isorendimento ............................................................................. 29

2.5.4. Curva de NPSH Requerido da Bomba ......................................................... 30

2.5.5. Apresentação Típica das Curvas Características de Bombas Centrífugas .. 31

2.6. Potência consumida pela bomba ........................................................................ 31

2.6.1. Potência Hidráulica ...................................................................................... 32

2.6.2. Potência Consumida pela Bomba ................................................................ 32

2.7. PERDAS E RENDIMENTOS .............................................................................. 33

2.8. PONTO DE TRABALHO ..................................................................................... 35

2.8.1. Ponto de Melhor Rendimento ....................................................................... 35

2.8.2. Fatores que Modificam o Ponto de Trabalho ............................................... 36

2.8.3. Alteração do ponto de trabalho atuando na bomba ..................................... 37

2.8.4. Alteração do ponto de trabalho atuando no sistema .................................... 37

2.9. Efeito da mudança de rotação nas curvas características .................................. 39

2.9.1. Efeito da variação do diâmetro do rotor nas curvas características ............. 41

2.10. VELOCIDADE ESPECÍFICA ........................................................................ 43

2.10.1. Aplicações da Velocidade Específica ....................................................... 44

3. ATIVIDADES PROGRAMADAS DO ESTÁGIO .................................................. 46

3.1. Montagem e desmontagem de bombas.............................................................. 47

3.2. Acompanhamento de testes de performance ..................................................... 48

REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 54

ANEXOS ................................................................................................................... 55

14

1.1. INTRODUÇÃO

Na atualidade, as bombas centrifugas estão presentes na maioria das plantas

industriais, instalações de petróleo, sistemas de fornecimento de água, sistemas de

recolhimento de esgotos etc.

No presente estudo serão enfocados os princípios fundamentais de operação

de bombas centrifugas, as características principais do banco de provas, área

contida nas dependências da ELOS & PPR Bombas e Válvulas Ltda onde são

executados os testes de performance nos equipamentos, a sistemática e avaliação

dos resultados obtidos durante a realização dos testes, as chamadas curvas

características de funcionamento.

O objetivo principal deste trabalho É garantir ao cliente, através da leitura,

interpretação e analise gráfica das curvas características de uma bomba centrifuga,

se a mesma atinge os resultados (ponto de operação, vazão, pressão e rendimento)

previamente estabelecido, fazendo um comparativo de ensaio de performance em

bancada de teste com as tolerâncias estabelecidas pelas normas de fabricação.

Este trabalho será dividido em três capítulos: o primeiro abordará o histórico

da empresa; o segundo, os fundamentos hidráulicos aplicados durante o estagio; e o

terceiro, a descrição das atividades desenvolvidas no período de estagio.

15

1.2. A INSTITUIÇÃO E O ESTÁGIO

Figura 1 - Foto da planta industrial da ELOS & PPR em Piracicaba-SP Fonte: ELOS & PPR Bombas e Válvulas Ltda “catalogo de produtos” - 2010

A ELOS & PPR, foi criada com a finalidade de agrupar as experiências de

mais de 15 anos, adquiridas pelas empresas Elos Ind. e Com. de Bombas e Peças

Ltda e PPR Ind. Com. Ltda.

A ELOS & PPR Bombas e Válvulas Ltda é a matriz, inscrita CNPJ n°

04.233.624/0001-00, está localizada na rua Dr. Plínio Camilo n°585 – Distrito

Uninorte, na cidade de Piracicaba-SP, onde será realizado o estágio.

1.3. Histórico da ELOS & PPR

Com mais de 25 anos de existência no mercado criando soluções para os

mais diversos segmentos industriais.

Tendo como política da qualidade:

Garantia de produtos e serviços que atendam as necessidades de

nossos clientes;

Eficácia e melhoria contínua dos processos;

Parceria com nossos clientes, fornecedores e colaboradores;

Missão:

Apresentar soluções para atender nossos clientes superando suas

expectativas;

Apresentar preços competitivos;

Qualidade de fornecimento;

16

1.4. O departamento de Vendas e Aplicações

O estágio curricular foi realizando no departamento de vendas e aplicações

da empresa Elos & PPR, localizada na cidade de Piracicaba no interior de São

Paulo. Neste Capítulo, serão obcordados assuntos de fundamental importância para

o correto dimensionamento de bombas centrífugas, ou seja, serão estudadas as

curvas características das bombas.

Será definida a altura manométrica da bomba, potência consumida,

rendimentos, entre outros assuntos; será mostrado como o fabricante traça a curva

de uma bomba, os vários tipos de curvas, etc. Portanto, a perfeita compreensão

deste capítulo é de extrema importância para o pessoal envolvido com bombas

centrífugas.

1. PRINCIPIO DE FUNCIONAMENTO DE UMA BOMBA CENTRÍFUGA

A denominação “Bomba Centrífuga” caracteriza o movimento de

centrifugação do líquido pelo(s) rotor(es). Esses são dotados de pás e posicionam-

se no interior da carcaça com folgas batentes justas. Ver figura abaixo.

Figura 2 – Exemplo de Bomba centrífuga Fonte: SILVA, Jairo Torres da; IVO, Lúcio Antonio Moreira; OLIVEIRA, Paulo Soares de;

PELLEGRINO, Sérgio Lins. BOMBAS centrífugas passo a passo. 3.ed. SALVADOR: Turbotech

engenharia Ltda., 1999. 356p.

Para o funcionamento da bomba, é necessário que a carcaça esteja

completamente cheia de líquido, e, portanto, que o rotor esteja mergulhado no

líquido.

17

O funcionamento da bomba centrífuga baseia-se praticamente na criação de

uma zona de baixa pressão e de uma zona de alta pressão.

A criação da zona de baixa pressão decorre do fato de que o líquido,

recebendo através das pás o movimento de rotação do rotor, fica sujeito à força

centrífuga que faz com que as partículas do líquido se desloquem em direção à

periferia do rotor. Este deslocamento acarreta a criação de um vazio (baixa

pressão) na região central, vazio este que será preenchido por igual quantidade de

líquido proveniente da fonte, estabelecendo-se assim a primeira condição para o

funcionamento que é um fluxo contínuo (regime permanente).

A criação da zona de alta pressão na periferia, alta pressão esta que é a

responsável pela possibilidade de transporte do fluido e atendimento das condições

finais do processo, deve-se ao fato de que o líquido que parte para a periferia, sob a

ação da força centrífuga, vai encontrar um aumento progressivo na área de

escoamento (ver figura abaixo), que causará queda de velocidade e aumento de

pressão (Teorema de Bernouilli). Está, assim, criada a alta pressão na periferia,

necessária para que a bomba cumpra a sua função.

Então, poderíamos afirmar, resumidamente, que o rotor fornece energia ao

fluido, aumentando sua energia cinética e sua energia de pressão, sendo em

seguida, grande parte da energia cinética transformada em energia de pressão

devido ao aumento progressivo da área da carcaça na região de difusão, após o

líquido atravessar a voluta. A maior parte do aumento de pressão do fluido no

interior da bomba ocorre durante sua passagem desde a entrada até a saída do

canal formado pelas pás do rotor, devido aos chamados “efeito centrífugo” e “efeito

de difusão”. Entretanto, uma parcela do ganho de pressão é normalmente obtida

após a saída do rotor, quando o fluido é orientado através de uma região de área

crescente (região difusora).

A relação entre a quantidade de energia que implica aumento da pressão

estática do fluido passando através do rotor, e a energia total transferida pelo rotor

ao fluido, recebe a denominação de “grau de reação” do rotor. Em rotores de fluxo

radial o grau de reação é em torno de 70%.

O aumento progressivo da área na carcaça pode ser obtido de duas formas

Utilizando a carcaça em voluta com região difusora;

Utilizando a carcaça com difusor.

18

Figura 3 - Exemplo de funcionamento de bomba centrífuga Fonte: SILVA, Jairo Torres da; IVO, Lúcio Antonio Moreira; OLIVEIRA, Paulo Soares de;



O vácuo parcial criado no bocal de sucção da bomba (ponto A na figura

acima) faz com que o fluido atinja o olho do rotor (ponto B).

O movimento de rotação do rotor, pela ação da força centrífuga expulsa o

fluido através de suas pás (C) acelerando-o na direção da rotação. Ao deixar o rotor,

o fluido tem a velocidade tangencial da extremidade das pás.

1.1. Curvas características da bomba

19

A determinação do ponto de trabalho, isto é, vazão, altura manométrica,

potência consumida e rendimento de uma bomba operando em um sistema, é

função das características da bomba e do sistema. Assim sendo, torna-se

necessário aprofundar nossos conhecimentos sobre as curvas características das

bombas. Estas curvas são fornecidas pelos fabricantes e normalmente traduzem o

desempenho da bomba quando operando com água limpa à temperatura

ambiente. São três as curvas características tradicionais:

Curva da altura manométrica (H) x vazão (Q)

Curva de potência consumida (P) x vazão (Q)

Curva de rendimento total (η) x vazão (Q)

Estas curvas são obtidas através de experiências do fabricante, que fazem a

bomba vencer diversas alturas manométricas com diversas vazões, verificando

também a potência consumida e o rendimento da bomba.

1.2. Curvas Teórica e Real de Funcionamento

Uma bomba centrífuga ideal, onde não houvesse perdas internas de energia,

teria uma curva característica teórica de altura manométrica (H) versus vazão (Q)

com a seguinte forma:

Figura 4 - Curva teórica de funcionamento Fonte: SILVA, Jairo Torres da; IVO, Lúcio Antonio Moreira; OLIVEIRA, Paulo Soares de;



Porém, numa bomba real existem perdas de energia interna devido às

seguintes causas:

Atrito entre o líquido e o rotor;

Mudanças bruscas na direção do escoamento;

20

Fugas de líquido entre interstícios (folgas);

Recirculação interna (ex.: entre o rotor e a lingüeta da voluta).

São essas perdas de energia que produzem a alteração da forma da curva

característica de uma bomba ideal, conforme representado na figura baixo:

Figura 5 - Curva real de funcionamento Fonte: SILVA, Jairo Torres da; IVO, Lúcio Antonio Moreira; OLIVEIRA, Paulo Soares de;



A quantificação das perdas entre a condição ideal e a real é dada pela

grandeza denominada rendimento (ou eficiência). O ponto (H,Q) em que ocorre as

menores perdas, ou seja, onde o rendimento é máximo, denomina-se Ponto de

Melhor Rendimento ou, mais comumente, BEP (do inglês “Best Efficiency Point”).

Este é ponto de operação para o qual a bomba é projetada, por isso ele também é

chamado de Ponto de Projeto da Bomba.

1.3. Curva de Altura Manométrica da Bomba

A Altura Manométrica de uma bomba é definida como a energia por unidade

de peso de líquido, que a bomba fornece ao líquido, para uma determinada vazão.

Dessa forma, aplicando o Teorema de Bernoulli entre a entrada e a saída de uma

bomba centrífuga (ver figura abaixo), obtemos a seguinte fórmula para a altura

manométrica de uma bomba:

21

Equação 1 - Altura manométrica da bomba

Fonte: XAVIER, Emilio A. Tecnologia de bombas centrífugas – seleção e aplicação -

PIRACICABA: ELOS & PPR Bombas e Válvulas Ltda., 2009. 372p.

Isto significa que a energia que o sistema solicita para que o líquido seja

transportado a uma determinada vazão, é fornecida pela bomba.

Figura 6 - Instalação de manômetros no sistema Fonte: XAVIER, Emilio A. Tecnologia de bombas centrífugas – seleção e aplicação -


Se desprezarmos as cargas de velocidade e considerarmos Zsd = 0, temos:

Equação 2 - Altura manométrica da bomba Fonte: XAVIER, Emilio A. Tecnologia de bombas centrífugas – seleção e aplicação -


H → altura manométrica da bomba (m)

pd → pressão lida no manômetro da descarga (kgf/cm²)

ps → pressão lida no manômetro da sucção (kgf/cm²)

γ → peso específico do fluido (kgf/dm³)

10 → valor para acerto de unidades

O levantamento das curvas características das bombas são realizadas pelo

fabricante em bancadas de testes equipadas para tal serviço.

De uma maneira simplificada, as curvas são traçadas da seguinte forma,

conforme esquema abaixo:

22

Figura 7 - Exemplo de bancada de testes Fonte: XAVIER, Emilio A. Tecnologia de bombas centrífugas – seleção e aplicação -


Considerando-se que:

ps seja a pressão de sucção no flange de sucção da bomba;

pd seja a pressão de descarga no flange de descarga da bomba;

a bomba em questão esteja com um diâmetro de rotor conhecido;

exista uma válvula situada logo após a boca de recalque da

bomba, com a finalidade de controle de vazão;

exista um medidor de vazão, de qualquer tipo, para obtermos os

valores da vazão em cada instante;

1º Passo- Coloca-se a bomba em funcionamento, com a válvula de descarga

totalmente fechada (Q = 0); determina-se a pressão desenvolvida pela bomba, que

será igual a pressão de descarga menos a pressão de sucção. Com essa pressão

diferencial, obtém-se a altura manométrica desenvolvida pela bomba, através da

fórmula mostrada. Essa altura manométrica é normalmente conhecida como altura

no “shut-off”, ou seja, altura desenvolvida pela bomba correspondente à vazão zero,

a qual chamamos de H0.

2º Passo- Abre-se parcialmente a válvula, obtendo-se assim uma nova vazão

determinada pelo medidor de vazão, a qual chamaremos de Q1, e procede-se de

maneira análoga a anterior, para determinarmos a nova altura desenvolvida pela

bomba nesta nova condição, a qual chamaremos de H1.

3º Passo - Abre-se um pouco mais a válvula, obtendo-se outros pontos de

vazão Q2 e uma altura H2, da mesma forma que as anteriormente descritas.

23

4º Passo - Continuando o processo algumas vezes, obtemos outros pontos

de vazão e altura, com os quais plotaremos a curva em um gráfico, onde no eixo das

abscissas, ou eixo horizontal, temos os valores de vazão (Q) e no eixo das

ordenadas, ou eixo vertical, temos os valores de altura manométrica (H).

Figura 8 - Levantamento da curva característica Fonte: XAVIER, Emilio A. Tecnologia de bombas centrífugas – seleção e aplicação -


Normalmente, os fabricantes alteram os diâmetros de rotores para um mesmo

equipamento, obtendo-se assim a curva característica da bomba com uma família de

diâmetros de rotores, como mostrado abaixo.

Figura 9 - Curva característica com diâmetros diferentes Fonte: XAVIER, Emilio A. Tecnologia de bombas centrífugas – seleção e aplicação -


24

OBS.: A necessidade de se permitir diversos diâmetros para o rotor é uma

questão prática, pois não seria economicamente viável aos fabricantes projetar e

construir uma bomba para cada aplicação específica.

1.4. Tipos de Curvas Características “H x Q” de Bombas

Dependendo do tipo de bomba, da largura dos rotores, da quantidade de pás

dos rotores, do ângulo de inclinação destas pás, as curvas características “H x Q”

das bombas, também chamadas de curvas características do rotor, podem se

apresentar de várias formas, como mostram as figuras a seguir.

1.4.1. Curva Inclinada (“Rising”)

Neste tipo de curva, a altura manométrica aumenta continuamente com a

diminuição da vazão. A altura correspondente à vazão nula é cerca de 10 a 20%

maior que a altura para o ponto de maior eficiência (vazão de projeto).

Figura 10 - Exemplo de curva inclinada "Rising" Fonte: XAVIER, Emilio A. Tecnologia de bombas centrífugas – seleção e aplicação -


1.4.2. Curva Íngreme (“Step”)

É uma curva em que existe uma grande diferença entre a altura manométrica

desenvolvida na vazão zero (shut-off) e a desenvolvida na vazão do projeto, ou seja,

cerca de 40 e 50%.

25

Figura 11 - Exemplo de curva íngreme "Step" Fonte: XAVIER, Emilio A. Tecnologia de bombas centrífugas – seleção e aplicação -


1.4.3. Curva Plana (“Flat”)

Nesta curva, a altura manométrica varia muito pouco com a vazão, desde o

“shut-off” até o ponto de projeto.

Figura 12 - Exemplo de curva plana "Flat" Fonte: XAVIER, Emilio A. Tecnologia de bombas centrífugas – seleção e aplicação -


1.4.4. Curva Instável Ascendente/Descendente (“Drooping”)

Nesta curva, a altura manométrica produzida com a vazão zero é menor do

que as outras correspondentes a algumas vazões. Neste tipo de curva, verifica-se

que para as alturas superiores ao “shut-off”, dispomos de duas vazões diferentes

para uma mesma altura.

26

Figura 13 - Exemplo de curva instável Ascendente/Descendente “Drooping” Fonte: XAVIER, Emilio A. Tecnologia de bombas centrífugas – seleção e aplicação -


1.4.5. Curva Instável Tipo “Cela”

É a curva na qual, para uma mesma altura manométrica, correspondem duas

ou mais vazões num certo trecho de instabilidade.

Figura 14 - Exemplo de curva instável tipo “Cela” Fonte: XAVIER, Emilio A. Tecnologia de bombas centrífugas – seleção e aplicação -


OBSERVAÇÕES:

a) As formas instáveis (d) e (e) não são utilizadas nas indústrias de processo

devido à impossibilidade de um controle eficaz das condições operacionais;

b) As curvas Altura Manométrica x Vazão mais utilizadas na indústria de

processo e suas respectivas características são apresentadas a seguir:

1.5. Curva de Potência Consumida da Bomba

Em função das características elétricas do motor que aciona a bomba,

determina-se a potência que está sendo consumida por ela, ou seja, juntamente

27

com o levantamento dos dados para traçarmos a curva de altura manométrica

versus vazão (H x Q), como vimos anteriormente, no painel de comando do motor

que aciona a bomba que está sendo testada, estão instalados instrumentos de

medições elétricas, como por exemplo, wattímetros, amperímetros, voltímetros, etc,

que fornecem dados para podermos traçar as curvas de potência consumida versus

vazão (P x Q).

Essas curvas são plotadas em um gráfico, onde no eixo das abcissas, ou eixo

horizontal, temos os valores de vazão (Q) e no eixo das ordenadas, o eixo vertical,

temos os valores de potência consumida (P).

1.5.1. Tipos de Curvas de Potência Consumida

As curvas de potência consumida versus vazão, também possuem

características específicas de acordo com a forma que apresentam. Como vimos no

Capítulo 2, as bombas centrífugas se subdividem em três tipos conforme o sentido

de fluxo: fluxo radial, axial ou misto. Para cada tipo de fluxo, verifica-se a existência

de curvas de potência consumida diferentes, conforme segue:

1.5.1.1. Curva de Potência Consumida de Bomba de Fluxo Radial

Neste tipo de curva, a potência aumenta continuamente com a vazão. O

motor deve ser dimensionado de modo que sua potência cubra todos os pontos de

operação. Nos sistemas com alturas variáveis, é necessário verificar as alturas

mínimas que poderão ocorrer para se evitar o perigo de sobrecarga. Estas curvas

também são chamadas de “over loading”.

Figura 15 - Exemplo de curva "Over Loading"

28



1.5.1.2. Curva de Potência Consumida de Bomba de Fluxo Misto ou Semi-axial

Neste tipo de curva, a potência consumida aumenta até certo ponto, depois

se mantêm constante em uma estreita faixa de vazão, e finalmente decresce. Esta

curva tem a vantagem de não sobrecarregar o motor para qualquer ponto de

trabalho, entretanto, este tipo de curva não é obtido em todas as bombas. Estas

curvas também são chamadas de “no over loading”.

Figura 16 - Exemplo de curva "no Over Loading" Fonte: XAVIER, Emilio A. Tecnologia de bombas centrífugas – seleção e aplicação -


1.5.1.3. Curva de Potência Consumida de Bomba de Fluxo Axial

Neste tipo de curva, a potência consumida decresce continuamente em toda a

faixa de vazão da bomba.

Figura 17 - Exemplo de curva de potência de bomba de fluxo axial Fonte: XAVIER, Emilio A. Tecnologia de bombas centrífugas – seleção e aplicação -


29

1.5.2. Curva de Rendimento da Bomba

Conforme será visto mais a seguir, o rendimento da bomba é obtido pela

divisão da potência hidráulica pela potência consumida. A representação gráfica

do rendimento (η) versus a vazão (Q) é a seguinte:

Figura 18 - Exemplo de curva de vazão x rendimento Fonte: XAVIER, Emilio A. Tecnologia de bombas centrífugas – seleção e aplicação -


OBS.: Qótimo ou BEP (Best Efficiency Point) é o ponto de melhor rendimento da

bomba, para o rotor considerado.

1.5.3. Curvas de isorendimento

Toda bomba apresenta limitação de rotores, ou seja, a família de rotores em

uma curva característica vai desde um diâmetro máximo até um diâmetro mínimo. O

diâmetro máximo é conseqüência do espaço físico existente no interior da bomba e

o diâmetro mínimo é limitado hidraulicamente, ou seja, se utilizarmos diâmetros

menores dos que indicados nas curvas das bombas, teríamos problemas de

funcionamento da bomba, baixos valores de vazão, baixas alturas manométricas,

baixos rendimentos etc.

As curvas de rendimento das bombas encontradas em catálogos técnicos dos

fabricantes apresentam-se, em alguns casos, plotadas isoladamente, ou seja, o

rendimento obtido para cada diâmetro de rotor em função da sua vazão. Em outros

casos, que é mais comum, apresentam-se plotadas sobre as curvas dos diâmetros

de rotores. Esta nova representação, baseia-se em plotar sobre a curva de H x Q de

cada rotor, o valor do rendimento comuns para todos os demais; posteriormente

unem-se os pontos de mesmo rendimento, formando assim as curvas de rendimento

30

das bombas. Essas curvas são também chamadas de curvas de isorendimento,

representadas abaixo.

Figura 19 - Exemplo de curva de isorendimento Fonte: XAVIER, Emilio A. Tecnologia de bombas centrífugas – seleção e aplicação -


1.5.4. Curva de NPSH Requerido da Bomba

O NPSH requerido de uma bomba representa a energia mínima necessária,

em termos absolutos, que o líquido deve ter no flange de sucção da bomba, para

garantir adequadas condições de sucção. Sua representação gráfica é a seguinte:

Figura 20 - Exemplo de curva de vazão x NPSHr Fonte: XAVIER, Emilio A. Tecnologia de bombas centrífugas – seleção e aplicação -


31

1.5.5. Apresentação Típica das Curvas Características de Bombas Centrífugas

Denomina-se curva de performance de uma bomba centrífuga ao conjunto de

gráficos que apresenta as curvas características vistas anteriormente. Mesmo para a

grande quantidade de fabricantes no mercado, não são significativas as diferenças

entre as formas de representar essas curvas. A figura 21 abaixo representam duas

curvas de performance bastantes usuais.

Figura 21 - Exemplo de curva característica Fonte: SILVA, Jairo Torres da; IVO, Lúcio Antonio Moreira; OLIVEIRA, Paulo Soares de;



OBS.: Para bombeamento de fluidos com viscosidades diferentes da água

fria, é necessário a correção destas curvas para esta nova condição de trabalho

1.6. Potência consumida pela bomba

32

É a potência que a bomba recebe do acionador (motor elétrico, turbina etc.)

para o bombeamento do líquido nas condições exigidas de vazão e pressão.

1.6.1. Potência Hidráulica

O trabalho útil realizado por uma bomba centrífuga é naturalmente o produto

do peso do líquido deslocado pela altura manométrica desenvolvida. Se

considerarmos este trabalho na unidade de tempo, temos a potência hidráulica,

que é expressa pela fórmula:

Equação 3 - Potência hidráulica Fonte: XAVIER, Emilio A. Tecnologia de bombas centrífugas – seleção e aplicação -


Ph → potência hidráulica, em CV

γ → peso específico do fluido, em kgf/dm³

Q → vazão, em m³/h

H → altura manométrica, em m

270 → fator de conversão

1.6.2. Potência Consumida pela Bomba

Para calcularmos a potência consumida pela bomba, basta utilizarmos o valor

do rendimento da bomba, pois a potência hidráulica, também chamada de potência

útil, é menor que a potência consumida, uma vez que existem perdas na bomba,

conforme será visto no próximo item.

Então, temos:

QHP

PhP

..

Equação 4 - Potência útil da bomba



33

Analogamente ao tratamento dispensado à potência hidráulica, podemos

escrever a seguinte fórmula:

Equação 5 - Potência consumida pela bomba



P → potência consumida pela bomba, em CV

γ → peso específico do fluido, em kgf/dm³

Q → vazão, em m³/h

H → altura manométrica, em m

η → rendimento, lido na curva de performance da bomba

270 → fator de conversão

1.7. PERDAS E RENDIMENTOS

Em uma bomba centrífuga ocorrem três tipos de perdas, que são:

Perdas Mecânicas: Jm → mancais, vedações do eixo e atrito nas laterais

do rotor

Perdas Hidráulicas: Jh → atrito, choques e turbulência dentro do rotor e

na voluta/difusor

Perdas Volumétricas: Jv → recirculação pelos anéis de desgaste e

vazamentos pela vedação do eixo

A figura esquemática abaixo mostra os locais onde essas perdas ocorrem:

34

Figura 22 - Exemplo de perdas localizadas Fonte: SILVA, Jairo Torres da; IVO, Lúcio Antonio Moreira; OLIVEIRA, Paulo Soares de;



Logo, podemos definir três tipos de rendimentos para a bomba, que são:

Rendimento Mecânico : ηm → leva em consideração as perdas

mecânicas;

Rendimento Hidráulico: ηh → leva em consideração as perdas

hidráulicas;

Rendimento Volumétrico : ηv → leva em consideração as perdas

volumétricas.

Portanto, o Rendimento Total (tot) da bomba, ou simplesmente Rendimento

da bomba, para fins de cálculo da sua potência consumida, é composto da seguinte

forma:

tot=m.h.v

Equação 6 - Rendimento total Fonte: SILVA, Jairo Torres da; IVO, Lúcio Antonio Moreira; OLIVEIRA, Paulo Soares de;



E como já vimos:

35

Equação 7 - Rendimento da bomba



1.8. PONTO DE TRABALHO

Se plotarmos a curva do sistema no mesmo gráfico onde estão as curvas

características da bomba, obteremos o Ponto de Trabalho na intersecção da curva

HxQ da bomba com a curva do sistema, conforme mostra a figura abaixo.

Figura 23 - Curva do sistema x curva da bomba Fonte: XAVIER, Emilio A. Tecnologia de bombas centrífugas – seleção e aplicação -


A curva acima mostra que esta bomba teria com Ponto de Trabalho:

Vazão (Qt)

Altura manométrica (Ht)

Potência consumida (Pt)

Rendimento no ponto de trabalho (ηt)

1.8.1. Ponto de Melhor Rendimento

36

Uma bomba centrífuga tem seus componentes projetados para apenas uma

determinada vazão, numa determinada rotação. Todo dimensionamento dos canais

internos e ângulos das pás é feito para essa condição única, que é aquela onde as

perdas internas são mínimas e consequentemente o rendimento (eficiência) é

máximo.

Esta condição é facilmente identificada na curva de performance da bomba

(ver figura a seguir), cujos valores de altura manométrica e vazão no rendimento

máximo definem o Ponto de Melhor Rendimento ou Ponto Ótimo de operação, ou

ainda Ponto de Projeto da bomba. Observar que este ponto se encontra na curva

HxQ referente ao rotor de diâmetro máximo, que é o rotor de projeto da bomba.

Figura 24 - Exemplo do ponto de melhor rendimento Fonte: SILVA, Jairo Torres da; IVO, Lúcio Antonio Moreira; OLIVEIRA, Paulo Soares de;



1.8.2. Fatores que Modificam o Ponto de Trabalho

Existem diversas maneiras de modificar o ponto de trabalho da bomba,

deslocando o ponto de intersecção das curvas da bomba e do sistema. Estas

maneiras consistem em modificar a curva do sistema ou a curva da bomba ou

ambas.

37

1.8.3. Alteração do ponto de trabalho atuando na bomba

Existem duas formas mais usuais de modificar a curva característica de uma

bomba, que são: variação da rotação e alteração do diâmetro do rotor da bomba.

a) Variação do diâmetro da bomba:

Figura 25 - Exemplo de alteração do diâmentro do rotor Fonte: XAVIER, Emilio A. Tecnologia de bombas centrífugas – seleção e aplicação -


b) Variação da rotação do rotor da bomba:

Figura 26 - Exemplo de mudança de rotação Fonte: XAVIER, Emilio A. Tecnologia de bombas centrífugas – seleção e aplicação -


1.8.4. Alteração do ponto de trabalho atuando no sistema

38

Os fatores que modificam a curva do sistema. Alguns desses fatores, listados

abaixo, alteram substancialmente o sistema e não seria propriamente uma variação

no ponto de trabalho do sistema anterior e sim de um novo sistema que tem um

outro ponto de trabalho.

Alteração do líquido bombeado;

Mudança no diâmetro das tubulações;

Inclusão ou exclusão de acessórios nas tubulações;

Modificação do lay-out das tubulações.

Logo, na prática, a alteração do ponto de trabalho a partir da modificação da

curva do sistema pode ser feita somente de três maneiras, a saber:

Variação na parcela estática da Altura Manométrica Total do sistema (Hestático);

a) Fechamento ou abertura de válvulas (de bloqueio ou controle) na linha de

descarga;

b) Incrustações nas tubulações ou acúmulo de sujeira nos filtros: como também

há um aumento da perda de carga, produz um efeito igual ao fechamento de

válvulas, reduzindo a vazão e aumentando a altura manométrica fornecida

pela bomba.

a) Variação na parcela estática da Altura Manométrica Total do sistema ( Hestático):

Figura 27 - Variação na parcela estática da Altura Manométrica Total do sistema

39

Fonte: SILVA, Jairo Torres da; IVO, Lúcio Antonio Moreira; OLIVEIRA, Paulo Soares de;



b) Fechamento ou abertura de válvulas (de bloqueio ou controle) na linha de

descarga:

Figura 28 - Exemplo de fechamento/abertura de válvulas Fonte: SILVA, Jairo Torres da; IVO, Lúcio Antonio Moreira; OLIVEIRA, Paulo Soares de;



1.9. Efeito da mudança de rotação nas curvas características

Existe uma proporcionalidade entre os valores de vazão (Q), altura

manométrica (H) e potência consumida (P) com a rotação. Assim sendo, sempre que

alteramos a rotação de uma bomba haverá, em conseqüência, alteração nas curvas

características, sendo a correção para a nova rotação feita a partir das seguintes

equações:

a) A vazão é proporcional à rotação:

40

Equação 8 - Vazão proporcional à rotação Fonte: XAVIER, Emilio A. Tecnologia de bombas centrífugas – seleção e aplicação -


Q → vazão na rotação conhecida

Q1 → vazão na nova rotação

N → rotação conhecida

N1 → nova rotação

b) A altura manométrica varia com o quadrado da rotação:

Equação 9 - Altura manométrica varia com o quadrado da rotação Fonte: XAVIER, Emilio A. Tecnologia de bombas centrífugas – seleção e aplicação -


H → altura manométrica na rotação conhecida

H1 → altura manométrica na nova rotação



c) A potência consumida varia com o cubo da rotação:

Equação 10 - Potência varia ao cubo da rotação Fonte: XAVIER, Emilio A. Tecnologia de bombas centrífugas – seleção e aplicação -


P → potência na rotação conhecida

P1 → potência na nova rotação


41


d) O NPSH requerido varia com o quadrado da rotação:

Equação 11 - NPSHr varia ao quadrado da rotação Fonte: XAVIER, Emilio A. Tecnologia de bombas centrífugas – seleção e aplicação -


NPSHR → NPSH requerido na rotação conhecida

NPSHR1 → NPSH requerido na nova rotação



Ou seja:

Equação 12 - Variação da Vazão - Altura - Potência Fonte: XAVIER, Emilio A. Tecnologia de bombas centrífugas – seleção e aplicação -


Assim sendo, sempre que alterarmos a rotação deve ser feita a correção das

curvas características através das relações anteriormente apresentadas para a

determinação do novo ponto de trabalho. As relações vistas anteriormente também

são chamadas de leis de semelhança ou leis de similaridade.

1.9.1. Efeito da variação do diâmetro do rotor nas curvas características

Se reduzirmos o diâmetro de um rotor de fluxo radial de uma bomba,

mantendo a mesma rotação, a curva característica da bomba se altera

aproximadamente de acordo com as seguintes equações:

42

Equação 13 - Variação da vazão em função da redução do diâmetro do rotor Fonte: XAVIER, Emilio A. Tecnologia de bombas centrífugas – seleção e aplicação -


Q → vazão no diâmetro conhecido

Q1 → vazão no novo diâmetro

D → diâmetro conhecido

D1 → novo diâmetro

Equação 14 - Variação da altura monométrica em função da redução do diâmetro do rotor Fonte: XAVIER, Emilio A. Tecnologia de bombas centrífugas – seleção e aplicação -


H → altura manométrica no diâmetro conhecido

H1 → altura manométrica no novo diâmetro

D → diâmetro conhecido

D1 → novo diâmetro

Equação 15 - Variação da potência em função da redução do diâmetro do rotor Fonte: XAVIER, Emilio A. Tecnologia de bombas centrífugas – seleção e aplicação -


P → potência no diâmetro do rotor conhecido

P1 → potência no novo diâmetro

D → diâmetro do rotor conhecido

D1 → novo diâmetro do rotor

43

O procedimento para levantamento das curvas características para um novo

diâmetro, em função das curvas características fornecidas pelo fabricante para o

diâmetro original, é análogo ao levantamento das curvas feito para variação da

rotação, como visto no item anterior.

De uma forma geral, a redução máxima permitida é de cerca de 20% do

diâmetro original. Esta redução é aproximada, visto que existem rotores que podem

ser reduzidos em um percentual maior, enquanto que outros não permitem redução

além de pequenas margens, sem sofrer efeitos adversos. Na realidade, estas

reduções só são permitidas em bombas centrífugas de fluxo radial; nas bombas de

fluxo misto e, principalmente, nas axiais, a diminuição do diâmetro do rotor pode

alterar substancialmente o projeto original, devido à variações nos ângulos e projeto

das pás.

1.10. VELOCIDADE ESPECÍFICA

É fato conhecido que bombas centrífugas geometricamente semelhantes

possuem características de desempenho semelhantes. Para propiciar uma base de

comparação entre os vários tipos de bombas centrífugas, desenvolveu-se um fator

que relaciona os três principais fatores característicos do desempenho de uma

bomba, ou seja, a vazão, a altura manométrica e a rotação. Esse fator foi

denominado de velocidade específica ou rotação específica.

A velocidade específica é um índice numérico adimensional, expresso

matematicamente através da seguinte fórmula:

Equação 16 - Velocidade específica ou rotação específica Fonte: XAVIER, Emilio A. Tecnologia de bombas centrífugas – seleção e aplicação -


nq → velocidade específica (adimensional)

N → rotação (RPM)

Q → vazão (m3/s)

H → altura manométrica (m)

44

Considerações importantes:

a) Em bombas com rotores de dupla sucção, dividir a vazão por dois para

entrar na fórmula;

b) Em bombas multiestágio, dividir a altura manométrica total (H) pelo

número de estágios;

c) Sempre que nos referirmos à velocidade específica, estamos nos

referindo ao ponto de melhor eficiência da bomba (ponto de projeto);

1.10.1. Aplicações da Velocidade Específica

A velocidade específica tem sido amplamente usada pelos fabricantes e

usuários de bombas em função da importância prática de suas três aplicações

básicas:

A primeira aplicação permite determinar o tipo de rotor e o rendimento

máximo de acordo com as condições operacionais (obs: esta aplicação

é a de maior interesse para usuários de bombas centrífugas);

A segunda permite, em função dos resultados existentes para bombas

similares, determinar: a) a geometria básica do rotor, conhecidas as

características de desempenho desejadas (Q e H) e a rotação (N); b) o

desempenho aproximado da bomba, conhecidas as características

geométricas do rotor;

A terceira permite determinar a rotação máxima que uma bomba pode

operar em condições satisfatórias em função do tipo de bomba e de

características do sistema.

45

Figura 29 - Série de bombas geometricamente semelhantes admitindo a mesma velocidade específica



Conforme mencionado, o conhecimento das condições operacionais da

bomba (Q, H, N) permite o cálculo da velocidade específica e, em função desta,

determinar o tipo de rotor e o rendimento máximo esperado. Isto é possível através

da utilização da figura abaixo e que apresenta valores médios de rendimentos

obtidos por um grande número de bombas comerciais em função da velocidade

específica e da vazão.

46

Figura 30 - Tipos de rotores x velocidade específica Fonte: XAVIER, Emilio A. Tecnologia de bombas centrífugas – seleção e aplicação -


2. ATIVIDADES PROGRAMADAS DO ESTÁGIO

Como dito anteriormente, o foco principal do estágio é o estudo hidráulico de

bombas centrífugas e para tal, é essencial conhecer os procedimentos internos

utilizados para a realização do teste de performance, bem como as diversas normas

quem contemplam as tolerâncias e índices aceitáveis. Dentre elas destacam-se:

BRN 069 – Vibração;

Folha de dados de cada equipamento: elaborado pelo departamento de

vendas da ELOS&PPR e atendendo as exigências do cliente, considerando o

principal documento;

BRN 223 – Critérios de aceitação para testes de performance de bombas

centrífugas;

ISO 9906 (1992) – Rotodynamic pumps;

API 610 8ª Edição (1995) – Centrifugal pump for petroleum, heavy duty

chemical and gás industry services;

47

ANSI / HI 1.6 (2000) – Centrifugal pumps for general;

ABNT MB-1032 (1989) – Bombas Hidráulicas de fluxo – Ensaios de

desempenho e de cavitação;

PETROBRAS NI-0553 (Rev. C) – Centrifugal Pumps for general refinery

service

2.1. Montagem e desmontagem de bombas

A fim de familiarização com as partes da bomba, bem como a maneira correta

para se montar e desmontar uma bomba, foi programado para o estagiário, a

permanência no setor de montagem de bombas “Standard”.

Utilizando os EPI’s adequados, realizou, acompanhado por profissionais do

setor em questão, todas as etapas de montagem, aprendendo os cuidados que se

deve tomar durante estes processo como, por exemplo, a limpeza das peças, a

medição do diâmetro do rotor, inspeção visual dos componentes etc. Também foi

ensinado a fazer a medição do “passeio” axial, ou folga axial do conjunto.

Cada projeto tem uma folga, a qual é normalizada em função do tipo, do

tamanho e da aplicação da bomba. Os modelos de bombas utilizados para o

exercício foram os seguintes: BEN, BES, e acompanhamento de alinhamento da

bomba BST/BSH

Figura 31 - Exemplo de montagem de bomba centrífuga Fonte: Elos & PPR Bombas e Válvulas Ltda – “Catalogo geral” - 2010

48

2.2. Acompanhamento de testes de performance

Acompanhamento diário junto ao setor industrial responsável pela execução

dos testes de performance dos equipamentos.

O teste de performance é executado num circuito aberto (loop) ou fechado,

utilizando água limpa na temperatura entre 15° a 40°C, para o levantamento das

curvas da bomba

A escolha do circuito depende das características geométricas da bomba

(posição da sucção, recalque e acionamento), diâmetro das tubulações, potência,

vazão e pressão.

São levantadas, no mínimo, 5 pontos da curva, sendo fixados o de vazão nula

(shut-off), vazão mínima, intermediário, o ponto de operação e o de vazão máxima.

Fixando-se a nos pontos selecionados, faz-se a leitura das seguintes grandezas:

Q=vazão;

Ps=pressão de sucção;

Pd=pressão de descarga;

BHP=potência consumida;

n=rotação

Os dados são coletados manualmente através dos instrumentos utilizados e

inseridos em uma planilha para a realização dos devidos cálculos gerando o

levantamento da curva real da bomba.

O teste é considerado aprovado quando atender as tolerâncias indicadas na

norma adotada para o teste, a qual é especificada no PQ (Plano da Qualidade) e

previamente estabelecida no contrato de compra e deve estar de acordo com as

condições de operação indicadas na folha de dados do equipamento. Todos os

resultados são registrados no protocolo de performance, o qual fará para da

documentação do equipamento.

Para exemplificar, analisaremos passo a passo um caso especifico realizado:

Modelo do equipamento: BSH 150-500

Vazão nominal: 200 m³/h

Vazão min. contínua: 70 m³/h

Altura manométrica total: 90m

Altura manométrica de “shut-off”: 100m

49

Eficiência (rendimento): 65%

Diâmetro do rotor: 445mm

Densidade do fluído a ser bombeado: 703 kgf/m³

Temperatura máxima de operação: 35°C

Rotação: 1775 rpm

Potência consumida (BHP): 53,02Kw (72,08cv)

Pressão de sucção: -0,08 kgf/cm²

A curva característica, neste caso, foi levantada após funcionamento de 1

hora (conforme “PQ”), e no protocolo de teste de performance gerado constam

dados do teste, incluindo altura manométrica, vazão, potência e vibração, em

5(cinco) pontos especificados:

Ponto1: Vazão Q1= 0 m³/h e altura manométrica de “shut-off”: H1= 100 m;

Ponto2: Vazão mínima contínua Q2= 70 m³/h;

Ponto3: Intervalo entre a vazão mínima e ponto de trabalho Q3= 140 m³/h;

Ponto4: Vazão nominal Q4= 200 m³/h e altura manométrica H4= 90 m;

Ponto5: Vazão máxima ou 120% do “BEP” ou Qótimo Q5= 240 m³/h;

Conforme norma de fabricação API 610 8ª Edição as tolerâncias para o teste

de performance são:

Figura 32 - Tolerância para o teste de performance Fonte: API 610 8

th Edition, August 1995 – Centrifugal Pumps for Petroleum, Heavy Duty

Chemical and Gas Industry Services

50

Os valores de vazão e altura manométrica medidos no ponto4 e no “shut-off”

deverão compreender-se nos intervalos indicados abaixo, para que o resultado do

teste seja considerado aprovado.

Ponto1: Vazão Q1= 0 m³/h

Altura manométrica de “shut-off”: H1= 90 até 110 m;

Ponto4: Vazão Q4= 196 até 210 m³/h

Altura manométrica: H4= 88,2 até 94,5 m;

Os resultados obtidos, conforme protocolo de performance (Anexo C), foram:

Ponto1: Vazão Q1= 0 m³/h e “shut-off”: H1= 101,87 m;

Ponto2: Vazão Q2= 76,52 m³/h e altura manométrica: H2= 99,06 m;




Conclui-se que o equipamento em referência foi aprovado nesta etapa, pois

os valores obtidos encontram-se dentro das faixas de tolerâncias especificadas.

Além do teste de performance, foram realizados os teste de nível de ruído,

vibração e elevação de temperatura, os quais não são detalhados nesse trabalho.

As fotos a seguir ilustram o teste de performance realizado na bancada de

testes da ELOS & PPR:

51

Figura 33 - Bomba BSH 150-500 em funcionamento Fonte: Elos & PPR Bombas e Válvulas Ltda – “Relatório de teste de performance” - 2010

Figura 34 - Leitura da rotação Fonte: Elos & PPR Bombas e Válvulas Ltda – “Relatório de teste de performance” - 2010

52

Figura 35 - Leitura da vazão Fonte: Elos & PPR Bombas e Válvulas Ltda – “Relatório de teste de performance” - 2010

Figura 36 - Leitura da altura manométrica Fonte: Elos & PPR Bombas e Válvulas Ltda – “Relatório de teste de performance” - 2010

53

Figura 37 - Medição do nível de ruído Fonte: Elos & PPR Bombas e Válvulas Ltda – “Relatório de teste de performance” - 2010

Figura 38 - Medição da temperatura do mancais Fonte: Elos & PPR Bombas e Válvulas Ltda – “Relatório de teste de performance” - 2010

54

REFERÊNCIAS

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - ABNT. NBR 6023: informação e documentação / referências / elaboração. Rio de Janeiro, 2002.

XAVIER, Emilio A. Tecnologia de bombas centrífugas – seleção e aplicação - PIRACICABA: ELOS & PPR Bombas e Válvulas Ltda., 2009. 372p.

SILVA, Jairo Torres da; IVO, Lúcio Antonio Moreira; OLIVEIRA, Paulo Soares de; PELLEGRINO, Sérgio Lins. BOMBAS centrífugas passo a passo 3ª Ed. SALVADOR: Turbotech engenharia Ltda., 1999. 356p. MACINTYRE, Archibald Joseph. Bombas e instalações de bombeamento. 2ª Ed. RIO DE JANEIRO: LTC, 1997. 782p.

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ANEXOS

ANEXO A – Folha de dados bomba centrífuga

ANEXO B – Curva característica

ANEXO C – Relatório de teste de performance

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57

58

Figura 39 - Anexo A (Folha de dados da bomba centrífuga) Fonte: Elos & PPR Bombas e Válvulas Ltda – “Relatório de teste de performance” - 2010

59

Figura 40 - Anexo B (Curva característica)

Fonte: Elos & PPR Bombas e Válvulas Ltda – “Relatório de teste de performance” - 2010

60

61

Figura 41 - Anexo C (Relatório teste de performance)

Fonte: Elos & PPR Bombas e Válvulas Ltda – “Relatório de teste de performance” - 2010

Documents

Relatorio de EstÃ¡gio - ELOS & PPR Bombas e VÃ¡lvulas Ltda