Estudo da viabilidade da instalação de uma bomba centrífuga e determinação do empuxo no eixo do rotor

Abstract

Neste trabalho será introduzido um roteiro para análise da influência de parâmetros na instalação de bombas centrífugas e posteriormente será determinado o empuxo no eixo do rotor. O rotor é o elemento mais importante no processo de transformação de energia no interior de uma máquina de fluxo, pois não só define a quantidade de energia trocada no interior da máquina, bem como determina seu comportamento para diferentes regimes de operação através de suas curvas características. O empuxo é a ação de forças oriundas do desequilíbrio de pressões, tanto de caráter estático como dinâmico, gerado pelo próprio fluído em escoamento. Com sua determinação se pode, por exemplo, dimensionar um mancal para o eixo de uma bomba. O principal parâmetro analisado na instalação de uma bomba foi a altura de sucção geométrica, que com a qual podemos analisar se uma instalação vai ser ou foi bem projetada, para que não ocorra cavitação. As superfícies das pás do rotor que sofrem cavitação encontram-se recobertas de minúsculas crateras, dando ao material uma aparência esponjosa. A cavitação vem acompanhada de um ruído característico e, mesmo antes de provocar danos erosivos ao rotor, altera as características de funcionamento das máquinas hidráulicas, tais como redução de sua vazão, de sua potência no eixo e de seu rendimento. O que se objetiva nesse trabalho é analisar uma instalação do DMAE, onde uma bomba centrífuga vem sofrendo manutenções desde sua instalação e posteriormente vai ser determinado o empuxo no eixo de seu rotor. Este trabalho foi desenvolvido utilizando os recursos computacionais do Laboratório de Mecânica dos Fluidos Aplicada e Computacional (LAMAC) do Departamento de Engenharia Mecânica da UFRGS.

In this work it will be introduced a script for analysis of the influence of parameters in the installation of centrifugal pumps and later will be determined the thrust in the axis of the rotor. The rotor is the element most important in the process of transformation of energy in the interior of a turbo-machine, therefore it not only defines the amount of energy changed in the interior of the machine, as well as determines its behavior for different regimes of operation through its characteristic curves. The thrust is the action of forces deriving of the disequilibrium of pressures, as much of static character as dynamic, generated for the proper fluid in draining. With its determination can be, for example, to calculate a lame person for the axle of a bomb. The main analyzed parameter in the installation of a pump it was the height of geometric suction, that with which we can analyze if an installation will be or she was well projected, to that does not occur cavitation. The surfaces of the rotor’s blades that suffer cavitation appears with some small craters, giving the material a spongy aspect. The characteristic noise is one of the indications that cavitation started, and even before causing damages to the rotor, it changes the turbo-machines performance characteristics, such as decrease of flow, power and efficiency. What if objective in this work it to analyze an installation of DMAE where a bomb centrifugal machine comes suffering maintenances since its installation and later will be determined the thrust in the axis of its rotor. The implementation of this script will be given through the development of a tool of programming in language FORTRAN 90, being validated for diverse simulations of interest in the calculation of radial rotors. The present study will be developed by using the Laboratory of Applied and Computational Fluid Mechanics (LAMAC) computers resources of the Mechanical Engineering Department of UFRGS.