Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Frank White - Mecânica dos Fluidos- Ed: 6º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 82
A curva em formato de da altura de carga em função da vazão na Figura P11.82 ocorre em algumas bombas de fluxo axial. Explique como uma curva razoavelmente plana de perda de carga do sistema poderia provocar instabilidades na operação da bomba. Como poderíamos evitar a instabilidade?
Passo 1
Normalmente, existe a possibilidade de perigo de instabilidade quando a inclinação da curva da cabeça da bomba, , é , a menos que haja dois desses pontos.
A partir da figura acima, uma curva plana do sistema pode cruzar a curva da bomba em três pontos (a, b, c). Destes 3 pontos, o ponto b é estaticamente instável e não pode ser mantido.
Quando um pequeno distúrbio é considerado próximo ao ponto b, supondo que a taxa de fluxo caia ligeiramente, então a altura manométrica do sistema diminuirá, mas a altura manométrica da bomba diminuirá mais ainda. Assim, adiante, a vazão diminuirá e nos afastamos do ponto de operação, que, portanto, é instável.
Na verdade, “Um ponto de operação da bomba é estaticamente instável se a inclinação (positiva) da curva da cabeça da bomba for maior do que a inclinação (positiva) da curva do sistema”.
Passo 2
Por este critério, ambos os pontos a e c são estaticamente estáveis. No entanto, se os pontos estiverem próximos ou houver grandes distúrbios, uma bomba pode “caçar” ou oscilar entre os pontos a e c, então isso também pode ser considerado instável para grandes distúrbios.
Por último, mesmo uma curva de sistema íngreme que cruza em apenas um único ponto b na parte de inclinação positiva da curva da cabeça da bomba pode ser dinamicamente instável, ou seja, pode desencadear uma oscilação de alimentação de energia que diverge do ponto b.