16/06/2016

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Condições (especificações) de carga:

Para água ao nível do mar

1 Torr = 1 mmHg

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Condições (especificações) de carga:

Carga de Pressão (hp)

� A carga de pressão é considerada quando um sistema de bombeamento começa, ou termina,em um tanque que está sob alguma pressão diferente da atmosférica.

� A pressão em tal tanque deve ser primeiro convertida a metros de líquido.

� A carga de pressão se refere à pressão absoluta na superfície do líquido no reservatório quefornece a sucção da bomba, convertida a metros de líquido.

� Se o sistema é aberto, hp é igual a carga de pressão atmosférica.

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Condições (especificações) de carga:

Carga de Velocidade (hv)

� Se refere à energia cinética de um líquido como resultado de seu movimento a certavelocidade.

� É a carga, em metros, equivalente a altura pela qual a água teria que cair para adquirir amesma velocidade, ou em outras palavras, é a carga necessária para acelerar a água.

� A carga de velocidade de sucção normalmente é insignificante e pode ser ignorada emsistemas de outras cargas mais altas.

� Porém, pode ser um grande fator e deve ser considerada em sistemas de cargas baixas.

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Condições (especificações) de carga: (obs. considerar S → sucção e d → descarga)

Carga de Sucção Total (HS)

� É a carga de pressão no reservatório de sucção (hpS) mais a carga estática de sucção (hS)mais a carga de velocidade na flange de sucção da bomba (hvS) menos a carga de fricção nalinha de sucção (hfS).

� HS = hpS + hS + hvS – hfS

� A carga de sucção total é a leitura da medida manométrica no flange de sucção, convertida ametros de líquido.

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Condições (especificações) de carga: (obs. considerar S → sucção e d → descarga)

Carga Total de Descarga (Hd)

� É a carga de pressão de descarga no reservatório (hpd), mais a carga estática de descarga(hd) mais a carga de velocidade no flange de descarga da bomba (hvd) mais a carga defricção total na linha de descarga (hfd).

� A carga total de descarga é a leitura de um manômetro no flange de descarga, convertida ametros de líquido.

� Hd = hpd + hd + hvd + hfd

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Condições (especificações) de carga:

Carga Diferencial Total (HT)

� É a carga de descarga total menos a carga de sucção total: HT = Hd – HS

� Levar em consideração o sinal de hS, ou seja, se o nível de aspiração está abaixo do eixo dabomba, ou se a aspiração está acima do eixo da bomba.

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Condições (especificações) de carga:

NPSH (Net Positive Suction Head)

� Em operações de bombeamento, a pressão em qualquer ponto da linha de sucção nuncadeve ser menor que a pressão de vapor Pv do líquido bombeado, na temperatura detrabalho.

� Caso contrário haverá vaporização do líquido, com consequente redução da eficiência debombeamento.

� Ocorreria cavitação no rotor da bomba pela implosão das bolhas de vapor.

� Assim, a energia disponível para levar o fluído do reservatório até o bocal de sucção dabomba deverá ser a altura estática de sucção hs menos a pressão de vapor (metros delíquido) do líquido na temperatura de bombeio.

� Esta energia disponível é chamada Saldo de Carga de Sucção (NPSH).

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Condições (especificações) de carga:

� NPSH disponível (NPSHd) - característica do sistema no qual a bomba opera.

� NPSH requerido (NPSHr) - representa a energia mínima que deve existir entre a carga desucção e a pressão de vapor do líquido.

� Deve-se ter: NPSHd > NPSHr

� É prática normal ter pelo menos 0,6 a 0,9m extras de NPSH disponível no flange de sucção.

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Potências – Energias por unidade de tempo associadas à bomba.

Potência de entrada da bomba ou potência de freio (BHP - Break Horse Power) - potência realentregue ao eixo da bomba.

� É função da carga diferencial total e do peso do líquido bombeado (em um determinadoperíodo de tempo).

� A BHP pode ser lida das curvas da bomba a qualquer taxa de fluxo.

� As curvas de bombas são baseadas em uma massa específica de 1.0 kg/m3.

� Para os líquidos usados, a massa específica deve ser corrigida.

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Potências – Energias por unidade de tempo associadas à bomba.

Potência de produção da bomba ou potência hidráulica ou potência de água (WHP - Water HorsePower) - potência entregue pela bomba ao líquido.

� A potência de freio ou de entrada em uma bomba é maior que a potência hidráulica ou deprodução, devido às perdas mecânicas e hidráulicas ocorridas na bomba.

Eficiência ou rendimento da bomba – relação entre potência hidráulica e potência de freio.

� A eficiência da bomba centrífuga é uma porcentagem e representa uma unidade de medidaque descreve a conversão da força centrífuga em energia de pressão.

Ponto de Melhor Eficiência (BEP) – capacidade na qual a eficiência é mais alta nas curvas dabomba.

� Posição na curva onde a conversão de energia cinética em energia de pressão, a umadeterminada vazão, é ótima. É o ponto onde a bomba é mais eficiente.

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Velocidade específica (Ns)

� Índice adimensional que identifica a semelhança geométrica de bombas.

� É usada para classificar os impulsores de acordo com seus tipos e proporções.

� Bombas de mesmo Ns, mas de tamanhos diferentes, são consideradas geometricamentesemelhantes, sendo uma bomba um tamanho múltiplo da outra.

Velocidade específica de sucção (Nss)

� Índice adimensional que define as características de sucção de uma bomba.� É calculado pela mesma fórmula de Ns, substituindo H por NPSHr.� A velocidade específica de sucção é usada comumente como base para calcular a faixa

operacional segura de capacidade para uma bomba.� Quanto mais alto Nss, mais reduzida é a faixa operacional segura de seu ponto de melhor

eficiência BEP.� Os números variam entre 3.000 e 20.000.

H(ft) e Q(gpm) (rpm),n :onde 4

3

H

QnNS =

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Leis de afinidade – expressões que definem mudanças na capacidade da bomba, carga, e BHPquando ocorrem mudanças na velocidade da bomba, no diâmetro do impulsor, ou ambos.

Rotação do impelidor (n) – ao alterar a rotação da bomba, a vazão, a altura manométricadesenvolvida e a potência absorvida variam de acordo com as relações:

3

11

2

1111

=∴

=∴=

n

n

P

P

n

n

H

H

n

n

Q

Q

Diâmetro do impelidor (D) - para as bombas geometricamente semelhantes, para a variação de Dtem-se as relações:

5

2

1

2

1

2

2

1

2

1

3

2

1

2

1

=∴

=∴

=

D

D

P

P

D

D

H

H

D

D

Q

Q

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Curvas características de bombas – Gráfico de variação da capacidade (fluxo) da bomba emfunção da pressão (carga).

Componentes de carga na sucção

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Curvas características de bombas

Componentes de carga na descarga

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Curvas características de bombas

As curvas mais importantes são:

� Altura Manométrica (carga) ( H ) x Vazão ( Q )� Potência Consumida ( P ) x Vazão ( Q )� Rendimento Total ( η ) x Vazão ( Q )� NPSH requerido ( NPSH ) x Vazão ( Q )

Observação:

As curvas são construídas para uma velocidade constante (rpm) e um determinado diâmetrode impulsor (ou série de diâmetros). Toda curva característica é feita para bombear água fria limpa enão se aplica necessariamente ao bombeamento de outros líquidos. No caso de poder usar outroslíquidos devem ser feitos ajustes.

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Curvas características de bombas

Curvas características do sistema - É a variação no fluxo relacionada à carga do sistema.

Ela deve ser desenvolvida pelo usuário com base nas condições de serviço:

� desenho físico;� condições de processo; e� características do fluído.

� A curva de carga do sistema representa a relação entre a vazão e as perdas hidráulicas.� Como as perdas por fricção variam com o quadrado do fluxo, a curva do sistema tem a forma

parabólica.

Perdas hidráulicas:

fricção no tubo, válvulas, cotovelos e outros acessórios;perdas de entrada e saída, e perdas por mudanças na dimensão do tubo, em consequência deamplificação ou redução do diâmetro.

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Curvas características de bombas

A curva característica do sistema é obtida da equação da altura manométrica, na qual a parcelarelativa às perdas de carga é calculada para diversos valores de vazão.

srg HHH +=Altura Geométrica.

Onde Hr = altura estática de recalque.Hs = altura estática de sucção;

Onde Hm = Altura manométrica de elevação

Hg = Altura geométrica ou estática de elevação

∆h = Soma das perdas de carga observadas na tubulação

hHH gm ∆+=

Perda de Carga

Onde ∆hs = perda de carga na sucção;∆hr = perda de carga no recalque.

rs hhh ∆+∆=∆

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Curvas características de bombas

Curva característica do sistema: Vazões Q (abcissa) versus Hm (ordenada)

Caso A - Altura Geométrica Nula (Hg = 0):

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Curvas características de bombas

Curva característica do sistema: Vazões Q (abcissa) versus Hm (ordenada)

Caso B - Curva Típica (Hg > 0)

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Curvas características de bombas

Curva característica do sistema: Vazões Q (abcissa) versus Hm (ordenada)

Caso C - Sistema por Gravidade (Hg < 0)

Obs. Obtém-se vazões até o valor Qg. Para maiores vazões deve-se instalar uma bomba paravencer as perdas de carga adicionais.

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Curvas características de bombas

Curvas características de bombas centrífugas – Mostra o desempenho da bomba.

Curva característica de desempenho:

� capacidade (vazão volumétrica) versus a carga desenvolvida.

A curva de desempenho também mostra:

� Eficiência (BEP)� Potência de entrada requerida (HP)� NPSHr� Velocidade (rpm)� Outras informações (tamanho da bomba e o tipo, tamanho do impulsor, etc)

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Curvas características de bombas

Carga

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Curvas características de bombas

Adequação da bomba ao sistema (processo)

� Um sistema de bombeamento opera no ponto de interseção da curva da bomba com a curvade resistência do sistema.

� A interseção das duas curvas define o ponto operacional de ambos, bomba e processo.

� Porém, é impossível que um ponto operacional atenda todas as condições operacionaisdesejadas.

� Por exemplo, quando a válvula de descarga é estrangulada, a curva de resistência dosistema desloca-se para cima, sendo acompanhada pelo deslocamento do pontooperacional.

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Curvas características de bombasEsgotamento

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Curvas características de bombas

Faixa operacional da bomba

� Gráfico da Carga Total versus Vazão volumétrica, para um diâmetro específico de impulsor.� O gráfico começa com fluxo zero. A carga corresponde neste caso ao ponto de carga da

bomba desligada.� A curva decresce até um ponto onde o fluxo é máximo e a carga mínima. Este ponto às

vezes é chamado de ponto de esgotamento.� A curva da bomba é relativamente plana e a carga diminui gradualmente conforme o fluxo

aumenta.� Este padrão é comum para bombas de fluxo radiais.� Além do ponto de esgotamento, a bomba não pode operar.� A faixa de operação da bomba é do ponto de carga desligado ao ponto de esgotamento.� A tentativa de operar uma bomba além do limite direito da curva resultará em cavitação e

eventual destruição da bomba.