Reprojeto da tomada de sucção de uma bomba centrífuga com pré-filtro autoescorvante - Motter, Fernando (My University, 2019)
The present work refers to the redesign of the suction set of a centrifugal pump with self-priming pre-filter applied in swimming pool water filtration systems. The study was carried out in a pump manufactured by Eberle Equipamentos e Processos. In order to increase the efficiency of the set, the front cover profile was studied by applying the Computational Fluid Dynamics (CFD) through ANSYS Fluent software and using the k-ɛ turbulence and Shear Stress Transport (SST) models. In parallel, a self-priming pre-filter was developed using Boyle's Law for sizing priming tanks using a spreadsheet in Excel software. A prototype was fabricated and tests were carried out to define the flow curves x manometric height, the yields and the operation of the self-priming pre-filter. Analyzing the results obtained, it was observed that both models of turbulence used behaved very similar in the numerical simulation in relation to the real models, obtaining maximum differences in the SST of -4.7% and 7.0% in the current and prototyped models, being these values considered satisfactory for this study. The increase in yield reached 12% without the pre-filter and 9.5% with the pre-filter, being the target value of 10%. The set priming performed as expected, priming at 1 m above the water level. The methodologies used in this work were confirmed in the course of this work and can be applied in others centrifugal pumps (sic).
O trabalho apresentado refere-se ao reprojeto da tomada de sucção de uma bomba centrífuga com pré-filtro autoescorvante aplicado em sistemas de filtração de água para piscinas. O estudo foi realizado em uma bomba fabricada pela empresa Eberle Equipamentos e Processos. Com o objetivo de aumentar a eficiência do conjunto, foi estudado o perfil da tampa frontal aplicando a fluidodinâmica computacional (CFD) através do software ANSYS Fluent e utilizando os modelos de turbulência k-ɛ e Shear Stress Transport (SST). Em paralelo, foi desenvolvido um pré-filtro autoescorvante empregando a Lei de Boyle para dimensionamento de tanques de escorva utilizando uma planilha no software Excel. Foi fabricado um protótipo e realizado testes em bancada para definir as curvas vazão x altura manométrica, os rendimentos e o funcionamento do pré-filtro autoescorvante. Analisando os resultados obtidos, observou-se que ambos os modelos de turbulência utilizados se comportaram muito similares na simulação numérica em relação aos modelos reais, obtendo diferenças máximas no SST de -4,7% e 7,0% nos modelos atual e prototipado, sendo estes valores considerados satisfatórios para este estudo. O aumento de rendimento chegou a 12% sem o pré-filtro e 9,5% com o pré-filtro, sendo o valor meta de 10%. O escorvamento do conjunto se comportou conforme o esperado, escorvando a 1 m acima do nível da água. As metodologias utilizadas neste trabalho foram confirmadas no decorrer do trabalho, podendo ser aplicadas em outras bombas centrífugas (sic).
Keywords: Engenharia mecânica; Bombas centrífugas; Fluidodinâmica computacional; Eficiência industrial