Simulação numérica para avaliação do desempenho de uma bomba centrífuga industrial operando com aletas-guia na tubulação de sucção

• Autor(a) principal: Castro, Renato Schafer de
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFJF
• Texto Completo: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/12817
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA; Bomba centrífuga; Aletas-guia; Desempenho; Simulação numérica; Centrifugal pump; Inlet guide vanes; Performance; Numerical simulation

Estudos comprovam que a introdução de aletas-guia na tubulação de sucção de bombas centrífugas é um método de melhorar seu rendimento, devido ao direcionamento do escoamento do fluido na entrada do rotor. O objetivo das aletas é reduzir as perdas por incidência no bordo de ataque das pás do rotor., principalmente nas condições que divergem da nominal. A proposta deste trabalho é simular numericamente o escoamento do fluido através do rotor de um bomba centrífuga, a fim de determinar o ganho energético quando são utilizadas aletas-guia na tubulação de sucção, avaliando a potência de eixo, a altura de carga, a potência hidráulica e a eficiência. Um estudo de dinâmica dos fluidos computacional em turbomáquinas hidráulicas, com ênfase em bombas centrífugas, foi elaborado, apresentando os fundamentos da mecânica dos fluidos necessários, as técnicas de modelagem do escoamento turbulento, formas de geração da malha computacional, os métodos numéricos para a discretização das equações governantes, os modelos de interface a importância das condições de contorno trabalhadas. As simulações tiveram como base um estudo experimental de uma bomba centrífuga utilizada na indústria automobilística para determinar as condições de contorno para o estudo CFD. Os resultados numéricos se mostraram compatíveis com os dados experimentais, validando o modelo desenvolvido. Foi possível avaliar o desempenho hidráulico da bomba sem e com a utilização das aletas-guia. A configuração que apresentou melhor desempenho foi com a utilização do dispositivo IGV, a qual obteve maior transferência de energia ao fluido, apresentando ganho em eficiência de 2%. Foi observado que a probabilidade de ocorrência da cavitação foi reduzida com a introdução das aletas. Foi considera economicamente viável a proposta, frente à eficiência energética obtida. As discussões dos resultados levaram à determinação das limitações do estudo e recomendações para futuros projetos.