Orientador: Antonio Carlos Bannwart / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-27T23:44:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fleischfresser_NataliaArgeneLovatePereira_M.pdf: 3225949 bytes, checksum: 3fa7cfd39e0757130d24fa627a6c856c (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: A performance hidráulica de bombas centrífugas depende de várias entre suas dimensões hidráulicas, mas a maioria delas não é facilmente acessível. Por este motivo, a performance hidráulica da bomba deve sempre ser disponibilizada pelo seu fabricante. No entanto, para proteger sua propriedade intelectual, fabricantes raramente compartilham com o público informações mais detalhadas sobre a hidráulica da bomba. Como consequência, os usuários dos equipamentos e pesquisadores não têm acesso a todas as informações de que podem necessitar. Na literatura há diversos modelos propostos para predizer a performance hidráulica de bombas centrífugas. No entanto, até as melhores simulações por CFD não conseguem predizer a performance das bombas com precisão. Neste trabalho, uma abordagem simples (modelo) disponível na literatura, baseada nos princípios de fluido dinâmica, que prediz a performance hidráulica de bombas com poucas e acessíveis dimensões hidráulicas, é validada com uma grande variedade de dados experimentais. Os dados de oitenta testes de diferentes tipos de bomba, cobrindo uma ampla extensão de velocidades específicas, foram considerados. A partir desta análise, correlações entre os coeficientes da equação do modelo e os principais dados hidráulicos das bombas foram propostas. Em seguida, diversos métodos de predição da altura no shut-off disponíveis na literatura foram analisados para que fosse possível definir o que melhor predissesse a altura no shut-off considerando os dados de teste. Finalmente, para cada tipo de bomba, a melhor combinação entre correlações e método de predição de altura no shut-off foi selecionada para reduzir o erro na predição das curvas de altura completas. Dadas todas as premissas e simplificações, o objetivo deste trabalho é apresentar um método aplicável para diversos tipos de bomba que facilmente prediz a curva de altura com erro razoável / Abstract: The hydraulic performance of centrifugal pumps depends on several hydraulic dimensions of the pump, but most of them are not easily accessible. Therefore, the pump¿s hydraulic performance always has to be informed by the pump manufacturer. Furthermore, in order to protect their intellectual property, manufacturers rarely share more detailed information about the pump hydraulics with the public. As a consequence, pump users and researchers don¿t have access to all the data they possibly need. In literature, there are several proposed models to predict the hydraulic performance of centrifugal pumps. However, even the best CFD simulations can¿t predict the pump performance accurately. In this work, a simple approach (model) available in literature, based on fluid dynamics principles, that predicts a pump¿s hydraulic performance with only a few accessible hydraulic dimensions, is validated with several experimental data. Eighty tests of different types of pumps, with a large range of specific speeds were considered. From this analysis, correlations among the coefficients of the model equation and the main hydraulic data of the pumps were proposed. Afterwards, several shut-off head prediction methods available in literature were analyzed in order to define the one that best predicts the shut-off head of the given tested data. Finally, for each pump type, the best combination of correlations and shut-off head prediction method was selected to reduce the error on the whole head curve prediction. Given all the assumptions and simplifications, the objective of this work is to present a method applicable to several pump types that easily provides a prediction of the whole head curve with reasonable error / Mestrado / Explotação / Mestra em Ciências e Engenharia de Petróleo

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Calcula y selecciona los equipos de bombeo e implementa un programa de mantenimiento basado en la confiabilidad mecánica a la Estación de Bombeo 920 de la Compañía Minera San Ignacio de Morococha Unidad San Vicente. Los cálculos y selección son efectuados sobre la base de los conceptos de los cursos de Ingeniería Mecánica de Fluidos. También se utiliza la metodología del análisis causa raíz y para lograr este objetivo, se realiza un diagnóstico de la situación de los equipos que conforman dicho sistema, recopilando información referente a sus características y funcionamiento. Luego se realiza un análisis de criticidad que permite determinar los componentes críticos, se realiza un estudio de confiabilidad para determinar la confiabilidad actual de los equipos, se analizan dichas causas raíces, y en base a éstas se proponen actividades que van a permitir reducir la ocurrencia de las fallas de los equipos críticos, también se analizan los resultados obtenidos, y en base a estos se obtienen una serie de conclusiones, entre las más resaltantes se pueden mencionar que los equipos pertenecientes a dicho sistema carecen de controles estadísticos que permitan realizar estudios previos para establecer prioridades de mantenimiento; según los estudios realizados a los equipos de sistema se identificaron como críticos a las siguientes unidades de bombeo: UB01, UB02, UB03, que son bombas de la marca KSB modelo RPH 250-710. El mayor porcentaje de las fallas en el sistema de bombeo son debidas a la fatiga (golpe de ariete), falla de rodamientos (desalineamiento del sistema bomba-motor). Cabe mencionar también que se tienen problemas con los arrancadores de las unidades de bombeo siendo principalmente estos por la tensión del sistema. / Trabajo de suficiencia profesional

Determina las causas de fallas en los sellos mecánicos en bombas centrífugas que trabajan con pulpa mineral y que a su vez pueda servir de guía y consulta para la comunidad universitaria, así como al personal involucrado en los sistemas de bombeo centrífugo. La investigación se enfoca en el análisis de las fallas en los sellos mecánicos de las bombas marca Warman modelo AH que se encuentran trabajando con fluidos como relave mineral, lechada de cal, etc. Para desarrollar este análisis se aplicó la metodología de análisis causa-efecto (Ishikawa); para ello se recopiló la información de las condiciones operativas de los equipos, características; la aplicación de ensayos mecánicos, como test elastomérico, vibración; verificación de los procedimientos de parada y arranque. / Trabajo de suficiencia profesional

Este trabalho tem como objetivo analisar e otimizar o desempenho de uma bomba hidráulica de fluxo através do redimensionamento de seu rotor. A partir da teoria acerca do pré-dimensionamento de rotores pelo método clássico (também conhecido como método geométrico) propõe-se uma planilha eletrônica que permite obter as dimensões básicas necessárias para o projeto de um rotor a partir de dados iniciais de operação e coeficientes empíricos. De modo a validar o dimensionamento teórico este trabalho apresenta um estudo de caso em uma bomba-teste. A partir dos dados do software de dimensionamento e recomendações coletadas na bibliografia um novo rotor é desenvolvido tendo como objetivo principal melhorar o desempenho de operação da bomba. Durante o desenvolvimento do novo rotor são utilizados aplicativos CAD e CAM de modo a auxiliar a elaboração do projeto e execução da usinagem. Uma bancada especial de teste de bombas é utilizada no levantamento dos dados experimentais. Os resultados dos ensaios demonstram um ganho máximo na eficiência de operação de 8% e redução de até 0,7 kW na potência da bomba operando com o novo rotor. / This work has as objective to analyze and to optimize the performance of a flow hydraulic pump by the re-design of pumps impeller. From the theory about impeller design by the classic method (also known as geometric method) proposes an electronic spread that allows obtaining the basic dimensions of impeller from initial pump operation data and empiric coefficients In order to validate the theoretical design this work presents a study of case on a pump test. From the design software data and recommendations collected in the bibliography review a new impeller is developed with the main objective to improve the pump performance. During the new impeller development are used applications CAD and CAM to aid the elaboration of the design and the execution of machining. A special hydraulic pump test bench is used to collect experimental data. The tests results shown a maximum gain of 8% in the efficiency of operation and a reduction of until 0,7 kW in the pump power consumption operating with the new impeller.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (especialização em Hidráulica). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / El documento digital no refiere asesor / Manifiesta como aprender y reconocer las principales variables que intervienen en la selección de un equipo de bombeo, así como conocer las herramientas (programas) que ayudan a la selección de los equipos, también detalla las generalidades de la selección de electrobombas y como son utilizadas en los calderos. La mala elección del equipo puede derivar en cavitaciones, un exceso o insuficiente caudal a la caldera ocasionara un mal funcionamiento de esta. Al igual que si no calculamos la presión necesaria. / Trabajo de suficiencia profesional

En este trabajo se muestra un estudio del comportamiento dinámico del flujo en bombas centrífugas. Más concretamente, se han realizado medidas experimentales y simulaciones numéricas orientadas a la investigación de la interacción dinámica entre el flujo saliente del rodete y el que se encuentra en la voluta.En el estudio experimental primeramente se han obtenido las características globales de funcionamiento de una bomba centrífuga con dos recortes del rodete. Después, mediante la utilización de transductores piezorresistivos y piezoeléctricos se han obtenido las distribuciones de presión en una posición radial en la voluta cercana a la salida del rodete y las fluctuaciones de presión en esa misma posición. Se ha estudiado la validez de los distintos resultados mediante el correspondiente análisis de incertidumbre.Las simulaciones numéricas se han llevado a cabo utilizando un programa basado en la solución de las ecuaciones de Navier-Stokes por medio de un algoritmo de volúmenes finitos, que define el flujo simultáneamente en rodete y voluta usando una técnica de mallado deslizante. La turbulencia se ha simulado por medio de un modelo k-ε stándar y los efectos de la capa límite a través de una ley de pared logarítmica. Se han realizado simulaciones bidimensionales tanto estacionarias como no estacionarias y además se ha generado un modelo tridimensional.La comparación de los resultados indica una gran aproximación de las simulaciones numéricas a la definición de los distintos fenómenos globales del funcionamiento de una bomba centrífuga. En concreto, el modelo tridimensional muestra resultados muy próximos a los experimentos en lo que se refiere a altura de elevación y eficiencia de la bomba ensayada. El modelo bidimensional también aproxima satisfactoriamente dichas curvas a pesar de sus inherentes limitaciones.Se han obtenido las distribuciones de presión alrededor de la voluta para los dos rodetes tanto numérica como experimentalmente, así como las fluctuaciones de presión, estudiándose principalmente los resultados a la frecuencia de paso de álabe. Los modelos numéricos reflejan correctamente los fenómenos y tendencias observados, aunque no se adaptan a los valores cuantitativos medidos experimentalmente.A partir de los trabajos numérico y experimental realizados se ha llegado a una comprensión más clara sobre cómo es la interacción del flujo entre el rodete y la voluta. También se ha llegado a conclusiones interesantes sobre el efecto que tiene la separación entre el rodete y la lengüeta en los esfuerzos tanto estacionarios como no estacionarios.Finalmente, se plantean posibles ampliaciones del trabajo abordables según se vaya aumentando la potencia de cálculo así como desarrollando de nuevas metodologías de medida. Se prevé que en un futuro próximo las modelizaciones numéricas hayan llegado a un grado de madurez tal que se conviertan en una herramienta imprescindible tanto para el diseño como para el análisis del flujo en bombas centrífugas.

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / El documento digital no refiere asesor / En la actualidad, los distintos procesos industriales (papeleras, textil, alimentos, bebida, etc.) necesitan de soluciones cada vez más eficientes, cada sector se encuentra con diferentes inconvenientes propios del proceso, en todos estos siempre encontraremos el uso de equipos de bombeo, que representan parte fundamental en la producción, generalmente encontraremos fluidos no newtonianos por ejemplo leche, gelatina, yogur, mayonesa, salsas, pulpas de frutas, emulsiones, etc. Estos requieren un mayor análisis de sus propiedades para la correcta selección del equipo. La investigación se realizó debido a que en muchas de los casos los ingenieros de planta si bien es cierto conocen su proceso productivo pero no siempre los equipos más adecuados para este, debido a que en ciertos casos no tienen acceso a las ecuaciones que gobiernan este tipo de fluidos, que los conllevan en muchos casos al sobredimensionamiento, otros a ensayos de prueba y error, en donde se generan costos adicionales y consumo de energía innecesaria; este documento deja una aplicación directa correspondiente a una solución en bombeo de fluidos no newtonianos, cuyas características son más comunes en el sector industrial. La empresa ICCGSA presentó una necesidad en su proceso productivo de emulsión asfáltica, el cual pretendía mejorar la producción a razón de 12 toneladas hora hacia los 4 tanques de almacenamiento de 13660 galones cada uno. Se sugirió el aumento de la temperatura del fluido, por lo que se usa un calentador de aceite térmico el cual combina solución jabonosa, asfalto, agua y aditivos; el resultado es la emulsión asfáltica a 120°C, que representa una temperatura adecuada debido a que la viscosidad del fluido disminuye enormemente y es más factible su trasporte mediante equipos de bombeo, la zona de captación de la emulsión asfáltica de alta temperatura hacia los tanques presenta un recorrido horizontal de 25 metros y 10 metros de diferencia de alturas, la tubería de trasporte es de 1 1/2” y llegan al punto descarga con 90°C, hay que recalcar que lo principal es mantener el fluido a altas temperaturas a la hora del trasporte con bombas, de lo contrario comienza a solidificarse y provocar serios daños al equipo; se pretende identificar al fluido así como a sus propiedades, de tal manera que se pueda seleccionar el tipo de bomba adecuada teniendo en cuenta el cálculo del número de Reynolds, curva del sistema, altura dinámica total y ciertas restricciones básicas para la operación del fluido. / Trabajo de suficiencia profesional

Esta dissertação analisa a viabilidade de reduzir custos de implantação de microcentrais hidrelétricas, com o emprego de equipamentos de mercado como alternativa aos que são tradicionalmente empregados. A exposição é efetuada em três etapas, construída de maneira a fornecer subsídios para que pessoas não especialistas possam atuar no processo de implementação de aproveitamentos hidrelétricos de pequeno porte. Em primeiro lugar, em caráter introdutório, é caracterizado o conjunto de opções atualmente disponíveis no mercado, entre os equipamentos eletromecânicos, para geração de energia por meios hídricos. Na segunda etapa são apresentadas alternativas que proporcionam reduções nos custos, são tecidas considerações sobre o uso destes equipamentos e é efetuado um estudo experimental sobre geração assíncrona independente. Os equipamentos de mercado considerados, as bombas centrífugas e os motores de indução (ambos utilizados em modo reverso), são produzidos em grande número, com economia de escala, o que garante facilidades nos processos de instalação, operação e manutenção, e são robustos e resistentes, o que favorece a aplicação em locais de difícil acesso. Também foram consideradas as turbinas Michell- Banki que, mesmo não sendo produzidas com economia de escala, são de construção e operação fáceis e apresentam custos reduzidos. O estudo experimental, realizado no LME da UFRGS, teve por objetivo determinar as características de funcionamento de motores de indução como geradores, preenchendo uma lacuna existente nas informações sobre o comportamento dessas máquinas e fornecendo subsídios para o estabelecimento de metodologias de controle de tensão e freqüência. A terceira e última etapa, conclusiva, consiste em um rápido estudo de viabilidade, onde é efetuada uma comparação de custos e é demonstrada a extensão dos benefícios obteníveis com o emprego das alternativas consideradas. Os equipamentos analisados, em sua totalidade, proporcionam reduções nos custos, que em alguns casos podem ser de até 80% do investimento que seria originalmente comprometido com equipamentos tradicionalmente empregados. Apesar do sistema de controle não ser trivial e de proporcionarem, em média, menores valores de rendimento, o menor capital inicial representa grande incentivo à utilização das alternativas apresentadas. As propostas analisadas podem ser empregadas tanto para viabilizar o fornecimento de energia em áreas remotas quanto para estimular a autoprodução (em funcionamento interligado), com a possibilidade de venda da energia excedente às concessionárias; em ambos os casos, a instalação de uma microcentral hidrelétrica pode incentivar a mobilização de recursos produtivos e a criação de oportunidades econômicas junto à comunidade consumidora. / This dissertation analyses the feasibility of reduce costs of micro hydro plants with the utilization of market equipments instead of ‘traditional equipments’. The exposition is realized in three stages, and is build with the purpose of provide non specialists with subsidies to participate in the process of implementation of micro hydro plants. First, as an introduction, the set of market options (among electromechanical equipments) for electricity generation by means of hydro schemes is described. Second, the alternatives that provides costs reduction are presented, some considerations on the use of these equipments are made and an experimental study about self excited induction generation are described. The market equipments analysed, centryfugal pumps and induction motors (both utilizated in reverse mode), are produced in great number and are readily available, with facilities in instalation, operation and maintainance, and they are stout and resistent, making them suitable to isolated places. The Michell-Banki turbines are considered too, since they present characteristics of simple construction and operation and reduced costs. The experimental study realized in LME/UFRGS had as objetive the determination of performance characteristics of induction motors operated as self excited generators, supplying a gap in the subject and providing subsidies to the determination of methodologies for voltage and frequency control. The third and conclusive stage consists in a short feasibility study, where a comparison of costs is realized and the extension of obtainable benefits is demonstrated. The analysed equipments provides costs reduction in all cases, with magnitudes of the order of until 80% of the investment with ‘traditional equipments’. The control system are not trivial and the efficiency are smaller than the efficiency of the ‘traditional equipments’, but the minor initial investments represents a great incentive for utilization of presented alternatives. The analysed proposals could be used to viabilize energy generation in isolated places and to stimulate interconnected operation, with the possibility of exceeding energy sale to public energy companies. In both cases, the implantation of hydro plants could be an incentive to the mobilization of produtive resources and the development of economic opportunities close to the consumer community.

LOPES, L. C. N. Avaliação de um sistema eólio-elétrico de bombeamento de água. 2011. 170 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2012-01-16T18:08:26Z No. of bitstreams: 1 2011_dis_lcnlopes.pdf: 4821903 bytes, checksum: 7c6f5bed13fab946512e54153daca7eb (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2012-01-16T18:09:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_dis_lcnlopes.pdf: 4821903 bytes, checksum: 7c6f5bed13fab946512e54153daca7eb (MD5) / Made available in DSpace on 2012-01-16T18:09:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_dis_lcnlopes.pdf: 4821903 bytes, checksum: 7c6f5bed13fab946512e54153daca7eb (MD5) Previous issue date: 2011-08 / This dissertation implements the plant of an unit of pumping water supplied by electricity from the wind energy, to make possible the wells water extraction in semi-arid regions installed at the Station of Engineering Fishing on Pici's Campus of University Federal of the Ceará (UFC), in Fortaleza - CE, Brazil. The unit has a wind turbine (1kW-220 Vac), a load controller, and a water pumping system from a well to an elevated reservoir. The electricity to water pumping system can be powered by wind turbine or conventional grid. Other aspect that improves the work was the development of a piping that can be configured to submit the water pumping system to several hydraulics loads to accomplish the operational tests. The developed plant was able to pump, on an average, 4.318 L/day of water with the maximum value of 10.698 L/day to an average wind speed of 3,84 m/s. The reached average efficiency were : 10% (wind/hydraulic) and 41% (electric/hydraulic) by a wind speed of 6,5 m/s. The accomplished rehearsals demonstrated low robustness of the wind turbine used, pledging, thus, the operational availability and the equipment reliability. Actions are suggested to guarantee the viability of this model of water pumping powered by small size wind turbines. / Esta dissertação implementa uma planta de uma unidade de bombeamento suprida por eletricidade a partir da energia eólica, para viabilizar a extração da água de poços. Instalada na Estação de Engenharia de Pesca no Campus do Pici situado na Universidade Federal do Ceará (UFC), em Fortaleza - CE, Brasil. A unidade dispõe de um aerogerador (1 kW-220 Vca), um controlador de carga, um sistema de bombeamento de água a partir de poço até um reservatório elevado. A energia elétrica para o acionamento do sistema de bombeamento pode ser fornecida pelo tanto pelo aerogerador quanto através da rede elétrica convencional. Outro aspecto enriquecedor do trabalho foi o desenvolvimento de uma tubulação configurável em que é possível submeter à bomba a diversas cargas hidráulicas, para fins de realização dos testes operacionais. A planta desenvolvida foi capaz de bombear, em média, 4.318 L/dia de água com o valor máximo 10.698 L/dia a uma velocidade de vento média de 3,84 m/s. Os rendimentos médios alcançados foram 10% (eólico/hidráulico) e 41% (elétrico /hidráulico) para uma velocidade de 6,5 m/s. Os ensaios realizados demonstraram baixa robustez do aerogerador utilizado, comprometendo, dessa forma, a disponibilidade operacional e a confiabilidade do equipamento. São sugeridos ações para garantir a viabilidade da unidade usada no bombeamento de água acionada por aerogerador de pequeno porte.