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Este blog foi criado pelos alunos de Engenharia Ambiental da Faculdade Dom Bosco de Porto Alegre, Alex, Diogo e Soliris, especialmente para a disciplina de Fenômenos de Transporte, com o objetivo de compartilhar e discutir conhecimentos sobre a mecânica dos fluidos.

terça-feira, 23 de novembro de 2010

Estudo das Bombas: Aplicação da Análise Dimensional e da Teoria da Semelhança


Na Universidade de São Paulo - Escola Politécnica, foi realizado um Estudo das Bombas: Aplicação da Análise Dimensional e da Teoria da Semelhança.

No qual o principal objetivo da experiência realizada, era basicamente levantar os dados das características da bomba como:
Sua curvas características “Carga Manométrica X Vazão” e “Potência X Vazão” e As curvas características da família de bomba através “Ch x Cq” e “η x Q” 

Metodologia Experimental

A experiência foi conduzida seguindo os seguintes passos:
• Primeiro regula-se a válvula de controle de vazão para uma vazão arbitrária.

Mede-se o peso inicial do compartimento (vazio)

• Permite-se a passagem de água para o compartimento. Mede-se o tempo até que a passagem de água seja interrompida, assim como o peso final do compartimento

• Mede- se os valores de pressão no manômetro e vacuômetro, e a tensão, corrente e a potência consumida pelo motor acoplado a bomba.

• Esvazia-se o compartimento, muda-se a vazão, repetindo todo o processo.



1) uma bomba centrífuga que impulsiona a  água do reservatório para a tubulação;
2) um manômetro diferencial com tomadas de pressão em duas secções distintas da placa de orifício;
3) um vacuômetro;
4) uma balança volumétrica com registro que pode ser posicionado;
5) uma válvula de três vias, que pode desviar o fluxo da água para a calha ou para a balança volumétrica, mediante um deslocamento pelo trilho horizontal;      
6) um registro para controle da vazão;
7) Amperímetro;
8) Voltímetro;
9) Wattimetro.

  Tem-se também os dados necessários para a realização da experiência:


Descrição do Aparato Experimental


Resultados Calculdos e Respostas às Questões Propostas

a) Levantar as curvas características da bomba.

            Diante dos valores obtidos nesta experiência de laboratório (corrente, tensão, potência, pressões, massas e tempo) podemos obter alguns valores como:


Também temos que:



Temos como as curvas características das bombas:



b) Levantar as curvas representativas das bombas dinamicamente semelhantes à ensaiada.

            Deve-se levantar agora, a partir dos dados experimentais e os dados obtidos no item “a)”,  as curvas “ Ch x Cq ” e “ η x Q ” sendo que:


c) A bomba que foi ensaiada com água é destinada a transportar óleo de peso específico g = 800 kgf/m3 á temperatura q = 20ºC. Traçar as curvas características que se alteram com a mudança de fluído.
  
            Podemos concluir, olhando os adimensionais envolvidos, que o único parâmetro a ser mudado nas curvas é a potência W.
            Pelo adimensional:




d) Levantar as curvas características de uma bomba ( protótipo )
dinamicamente semelhante à ensaiada ( modelo ) com DP = 1/3 DM e NP =2NM, para o mesmo fluído.

            Levando em conta a Teoria da Semelhança, deve-se levar em conta o fato dos  adimensionais permanecerem os mesmos de modo que para cada valor dos adimensionais :





Conclusões e Comentários Finais

            Através desta experiência pode-se aprender a levantar as curvas características de uma bomba, assim como as curvas características de sua “família”. Pela da teoria da semelhança também pode-se obter especificações das máquinas para condições diferentes das apresentadas no momento do teste (como massa específica, dimensões da bomba e rotação da máquina).
            Deve-se notar também que na parte experimental as variações da vazão não foram grandes de modo que as curvas características obtidas representam uma parte das curvas esperadas.   


Referências Bibliográficas

ASSY, Tufi Mamed. Mecânica dos Fluidos. volume 1. São Paulo, EPUSP, 1989.
BYDLOWSKI, Jayme Marcos et al. Guia de Laboratório de Mecânica dos Fluidos (PMC 227 e PMC 331). São Paulo, EPUSP, 1993.
CATANNI, Mauro Sergio D. Elementos de Mecânica dos Fluidos. São Paulo, Editora Blücher Ltda, 1990.
KERMODE, A C. Mechanics of Flight. 9ªedição. Londres, Editora Longman Scientific & Technical, 1990.
STREETER, Victor Lyle. Fluid Mechanics. 4ªedição. Nova Iorque, Editora McGraw-Hill, 1966.




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