Cap 16 Bombas Industriais

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PROCESSOS INDUSTRIAIS BOMBAS INDUSTRIAIS 
 
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1. Mecânica dos Fluidos 
 
Toda vez que trabalhamos com uma bomba industrial, se faz necessário conhecer as 
propriedades do fluido de trabalho (líquidos e gases) para que possamos operá-la de 
forma segura. Desta forma devemos ter uma base sólida de conhecimento sobre as 
propriedades físico-químicas e mecânicas deste fluído para que possamos atuar nos 
sistemas de bombeamento com bastante segurança. 
Estas propriedades são: 
 
 Altura manométrica; 
 Densidade; 
 Perda de carga; 
 Peso específico; 
 Pressão absoluta; 
 Pressão atmosférica; 
 Pressão de vapor; 
 Pressão manométrica; 
 Regime de escoamento; 
 Temperatura; 
 Vazão; 
 Velocidade; 
 Viscosidade. 
 
A mecânica dos fluidos é a ciência que estuda o comportamento dos líquidos e é 
subdividida em duas áreas básicas: a hidrostática que estuda os líquidos em equilíbrio 
estático, ou seja, em repouso e a hidrodinâmica que estuda os líquidos em movimento. 
 
2. Bombas Industriais 
 
Podemos definir as bombas como sendo 
Máquinas Hidráulicas Operatrizes, isto é, 
máquinas que recebem energia potencial 
(força motriz de um motor ou turbina), e 
transformam parte desta potência em 
energia cinética (movimento) e/ou energia 
de pressão (força), cedendo estas duas 
energias ao fluído bombeado, de forma a 
recirculá-lo ou transportá-lo de um ponto a 
outro. 
Portanto, o uso de bombas hidráulicas 
ocorre sempre que há a necessidade de 
aumentar-se a pressão de trabalho, a 
velocidade de escoamento, ou ambas, de 
uma substância líquida contida em um 
sistema, 
 
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2.1. Seleção de Bombas 
 
São condições fundamentais para seleção das bombas: 
 
 o ponto de funcionamento do sistema, 
 a natureza do projeto, 
 as características do líquido a ser recalcado, 
 os equipamentos existentes no mercado 
 a similaridade com os equipamentos já instalados e em operação (para 
flexibilizar a reposição de peças defeituosas ou desgastadas). 
 
Além disso, também deve ser elaborado um estudo intensivo da dimensão da obra e 
etapas de construção, e um programa de que facilite a operação e manutenção dos 
serviços. 
Seguir as instruções recomendadas pelos fabricantes dos equipamentos quanta a sua 
instalação, operação e manutenção é essencial para um bom desempenho e garantia 
técnica dos conjuntos. 
Para grandes máquinas os fabricantes, geralmente, além de fornecerem os manuais 
acompanham supervisionando toda a montagem e o funcionamento inicial visando 
corrigir eventuais problemas na montagem, tais como desalinhamentos, fundações, 
apoios, chumbamentos, conexões com as tubulações, operações de partida, manobras 
das válvulas, parada, etc. 
 
2.2. Tipos de Bombas 
 
Devido a grande diversidade das bombas existentes, adotaremos uma classificação 
resumida, dividindo-as em dois grandes grupos: 
 
 Bombas Volumétricas; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 Bombas Centrífugas ou Turbobombas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3. Bombas Volumétricas 
 
As bombas volumétricas, também conhecidas como bombas de deslocamento positivo, 
são equipamentos mecânicos utilizados para o transporte de um líquido, de um ponto 
de menor energia para outro de maior energia. 
Isto acontece através de um mecanismo da bomba que induz o deslocamento do 
líquido em uma determinada direção. A quantidade necessária de pressão deve ser 
suficiente para vencer os efeitos combinados de atrito, pressão e gravidade. 
 
3.1. Princípio de Funcionamento 
 
As bombas volumétricas ou de deslocamento positivo são aquelas onde a energia é 
fornecida ao líquido diretamente sob forma de pressão. 
A movimentação do líquido é diretamente causada pela movimentação do elemento 
bombeador (pistão, êmbolo ou diafragma). Dá-se o nome de volumétrica porque certo 
volume de líquido preenche, sucessivamente, o espaço criado pelo elemento 
bombeador, no interior da bomba, sendo depois expulso. Uma característica importante 
deste tipo de bomba decorre do fato da vazão média permanecer praticamente 
constante, independente da contrapressão, desde que a rotação seja mantida 
constante. 
 
3.2. Classificação das Bombas Volumétricas 
 
As bombas volumétricas podem ser divididas em dois grupos: 
 
 Bombas Alternativas; 
o Bombas de Pistão; 
o Bombas de Êmbolo; 
 
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o Bombas de Diafragma. 
 Bombas rotativas. 
o Bombas de Engrenagem; 
o Bombas de Lóbulos; 
o Bombas de Parafuso; 
o Bombas de Palhetas. 
 
4. Bombas Alternativas 
 
O fluxo de aspiração, nas bombas alternativas, é produzido pelo movimento do 
elemento bombeador. O movimento de admissão produz uma depressão no interior do 
cilindro, em função de da aceleração do fluido e das perdas de carga na válvula. Com 
isso a válvula de admissão se abre, permitindo o enchimento do cilindro pelo líquido 
que se encontra a uma pressão maior. Durante esse movimento, a válvula de descarga 
permanece fechada pela diferença de pressão. 
No curso do movimento de descarga, o elemento bombeador empurra o líquido para 
fora do cilindro através da válvula de descarga, enquanto a válvula de admissão 
mantém-se fechada. 
É importante ressaltar que as válvulas de admissão e descarga são atuadas pela 
diferença de pressão entre a linha de processo e o interior da bomba. 
As bombas alternativas podem ser utilizadas na indústria química no processo de 
dosagem, no bombeamento de água para caldeiras pois utilizam o próprio vapor da 
caldeira para movimentá-las e no acionamento de prensas na indústria metal 
mecânica. 
Suas principais características são: 
 
 Podem ser utilizadas para altas pressões (70 a 200 kgf/cm2) e extrema pressão, 
aproximadamente 10.000 PSI, podendo chegar até 100.000 PSI para aplicações 
de corte de materiais; 
 Proporcionam baixas vazões – (Por exemplo: 3,6 m3/h - Sistema de Glicol); 
 Proporcionam vazões precisas – bombas dosadoras; 
 Podem ser utilizadas em líquidos com alto teor de sólidos em suspensão; 
 Podem ser utilizadas com líquidos viscosos; 
 Podem ser utilizadas oOnde a porcentagem de gás dissolvida no líquido seja 
elevada; 
 Pode ser utilizado variador de frequência para controle da vazão de bombas 
alternativas convencionais ou variação do curso do bombeador nas dosadoras; 
 Fácil aspiração, melhor eficiência (95%), conseguem altas pressões; 
 Sistemas onde uma vazão pulsátil seja tolerável (normalmente necessitam 
amortecedor de pulsação); 
 Ocupam grande espaço; 
 Vibram muito; 
 Apresentam custos de aquisição e manutenção elevados; 
 Não há necessidade de escorva da bomba. 
 
 
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4.1. Bombas Alternativas de Pistão 
 
As bombas alternativas envolvem um movimento intermitente de um pistão no interior 
de um cilindro. Isso resulta no escoamento de um volume fixo a cada golpe do pistão 
forçando o líquido a se deslocar da entrada até a descarga da bomba. 
 
 
4.2. Bombas alternativas de êmbolo 
 
A diferença fundamental entre um pistão e um êmbolo 
está na relação entre o comprimento e a área da seção 
transversal do elemento bombeador. No êmbolo, esta 
relação é maior que a do pistão. Além disso, os pistões 
são dotados de ranhuras para instalação de elementos de 
vedação. Normalmente estas bombas são utilizadas para 
pressões maiores que a faixa coberta pelas bombas de 
pistão. 
 
 
 
Com exceção do elemento bombeador, as bombas alternativas de pistão e de êmbolo 
compartilham dos componentes girabrequim e biela, peças fundamentais da bomba, 
responsáveis em transformar o movimento rotativo do acionador em movimento 
alternativo para a cruzeta que é o elemento de ligação entre a biela e a haste. 
 
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4.3. Bombas alternativas de diafragma 
 
Uma bomba do tipo diafragma pode ser comparada a uma bomba do tipo pistão, 
exceto em relação ao elemento proporcionador do deslocamento, que está em contato 
com o líquido que é um diafragma. 
Esta membrana pode ser fabricada em borracha sintética, teflon, aços inox, titânio etc. 
Pequenos modelos deste tipo de bomba são usados como bombas dosadoras de 
produtos químicos onde há necessidade de bombear uma quantidade constante de um 
determinado produto químico no processo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
O diafragma evita que o líquido bombeado entre em contato com as partes internas do 
cilindro em função da agressividade do mesmo. Estas bombas não requerem nenhum 
tipo de selagem. 
O tipo mais comum deste tipo de bomba é aquele acionado por ar comprimido. Essas 
bombas são basicamente constituídas por um sistema de duas bombas que trabalham 
combinadas em uma. Enquanto uma delas está no ciclo de sucção a outra está no ciclo 
de descarga. As válvulas de ar atuam automaticamente pressurizando um dos lados da 
câmara do diafragma enquanto a outra câmara do diafragma é ventada. 
 
4.4. Classificação das bombas alternativas 
 
As bombas alternativas podem ser classificadas em: 
 
 Relação à posição dos cilindros; 
o verticais 
o horizontais 
 Relação ao número de cilindros: 
 
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o Simplex - um cilindro; 
o Duplex - dois cilindros; 
o Triplex - três cilindros; 
o Multiplex - Mais de três cilindros. 
 Relação à ação de bombeamento; 
o Simples efeito - A sucção e a descarga são feitas somente em um dos 
lados. 
o Duplo efeito - A sucção e a descarga são feitos em ambos os lados. 
Enquanto um lado succiona o outro lado descarrega o líquido e vice-
versa. 
 Relação à possibilidade de variação do curso do bombeador. 
o Curso constante - Mais usuais. 
o Curso variável - Proporciona variar a vazão, daí serem denominadas 
dosadoras. 
 
5. Bombas rotativas 
 
Nas bombas rotativas, o transporte do líquido é comandado pelo movimento de rotação 
de um elemento bombeador. 
 
5.1. Bombas rotativas tipo engrenagens 
 
As bombas rotativas de engrenagens externas são bombas que funcionam pela ação 
de duas engrenagens trabalhando dentro da carcaça da bomba com folgas bastante 
reduzidas. Com o movimento rotativo, um vácuo parcial é formado durante o 
desengrenamento o par de engrenagens, no lado da sucção, quando então o líquido é 
aspirado para o interior da bomba. O líquido, aprisionado entre os dentes das 
engrenagens e a carcaça, é conduzido para o bocal de descarga da bomba onde o 
engrenamento dos dentes provoca a sua saída através do bocal de descarga. 
 
 
É importante lembrar que o sentido de rotação das bombas determina quais serão os 
bocais de sucção de descarga. 
Nos modelos de bombas onde uma engrenagem aciona a outra, a engrenagem movida 
normalmente gira apoiada sobre mancais do tipo bucha. Nestes casos, os mancais 
alojados na carcaça são banhados com o líquido bombeado. Conseqüentemente, estes 
 
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mancais e as engrenagens são dependentes da qualidade lubrificante do líquido 
bombeado. 
Em outros modelos de bombas rotativas, as engrenagens não se tocam e ambas são 
acionadas através de um par de engrenagens sincronizadoras do lado externo da 
bomba. Ambos os eixos atravessam a carcaça da bomba necessitando de um sistema 
de vedação nos referidos pontos. Este tipo de bomba é muito utilizado em sistemas 
de lubrificação, abrangendo uma faixa de pressão de 1 até 200 bar. 
Os principais tipos de engrenagens são: 
 Engrenagem de dentes retos: 
 
Apresentam muito ruído e baixa 
eficiência. 
 
 
 Engrenagem de dentes helicoidais: 
 
Apresentam um engrenamento 
mais suave. Não há retenção de 
líquido entre os dentes, 
consequentemente possui uma boa 
eficiência. 
 
 
 Engrenagem de dentes em espinha 
de peixe: 
 
Componentes axial e radial são 
anuladas. Muito silenciosas. Maior 
Eficiência Volumétrica. 
 
 
5.2. Bombas rotativas tipo parafuso 
 
As bombas rotativas tipo parafuso são normalmente dotadas de dois parafusos, que 
têm movimentos sincronizados através de um par de engrenagens sincronizadoras. Os 
filetes dos parafusos não mantêm contato entre si, porém as folgas são bastante 
reduzidas, pois o rendimento volumétrico da bomba depende, dentre outros fatores, 
destas folgas. 
Essas bombas são bastante utilizadas para o transporte de líquidos de viscosidade 
elevada. Para viscosidades na faixa de 100 a 500 cSt, normalmente é recomendável 
realizar uma análise comparativa entre a viabilidade de usar bombas centrifugas ou de 
deslocamento positivo. Porém, acima de 500 cSt a tendência é utilizar este tipo de 
bomba. 
As bombas tipo parafuso podem apresentar 2 ou 3 parafusos. 
Estas bombas apresentam como características principais: 
 
 
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 Vazão uniforme; 
 Boa tolerância à presença de ar e gás; 
 São bastante compactas; 
 Baixa vibração. 
 
Em contrapartida, são bastante sensíveis à presença de material abrasivo e a variação 
da viscosidade, fazendo com que a sua eficiência volumétrica caia com o aumento das 
folgas e/ou queda da viscosidade. Elas também apresentam alto custo devido a folgas 
e tolerâncias de usinagem e necessitam de maiores cuidados nos ajustes de 
manutenção. 
 
 
 
Quando a bomba é projetada para serviços pesados, projeta-se um conjunto de 
engrenagens instaladas na parte externa da carcaça para a transmissão do torque do 
eixo motriz para o eixo acionado. 
Este conjunto de engrenagens é chamado de engrenagens de sincronização. 
 
 
 
Engrenagens de Sincronização 
 
 
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As bombas rotativas do tipo Parafuso podem ser classificadas: 
 
 Conforme o sentido de escoamento de líquido no interior da carcaça em: 
o Fluxo unidirecional; 
o Fluxo reverso; 
o Fluxo em contracorrente. 
 Quanto ao número de parafusos: 
o 2 parafusos; 
o 3 parafusos. 
 
5.3. Bombas rotativas tipo helicoidais ou de cavidades 
progressivas 
 
As bombas helicoidais ou bombas de cavidades progressivas (BCP) são também 
conhecidas por monofuso ou bombas nemo. Nesse tipo de bomba, devido à geometria 
das roscas do estator (elastômero com perfil de rosca interna helicoidal, fabricado em 
Viton, e vulcanizado no interior da carcaça) e impelidor (parafuso em aço tratado 
termicamente resistente à abrasão e corrosão), forma-se uma sequência de cavidades 
entre a sucção e a descarga. Com o movimento oscilatório do parafuso, as cavidades 
abrem e fecham de maneira progressiva e ininterrupta, conduzindo o líquido até a 
descarga, conseguindo, deste modo, um escoamento sem pulsação. 
 
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A pressão de descarga é uma função do comprimento e passo do conjunto impelidor-
estator. 
As Bombas de Cavidade Progressiva ainda apresentam as seguintes características: 
 
 Escoamento sem pulsação; 
 Baixa pressão, baixa vazão; 
 Não tolera trabalho a seco; 
 Rendimento independe da Viscosidade (interferência); 
 Grande range de viscosidades; 
 Boa tolerância a abrasivos podendo chegar a 80% de material abrasivo; 
 Boa tolerância a gás. 
 
 
 
 
 
 
 
6. Bombas centrífugas 
 
As bombas centrífugas são um dos tipos mais comuns de equipamentos em 
instalações industriais, sendo amplamente usadas em diversas aplicações. As bombas 
d’água, usadas em residências e prédios para elevar a água até as caixas d’água, são 
um exemplo cotidiano de bombas centrífugas. As bombas centrífugas trabalham, em 
geral, combinadas com um motor elétrico ou a diesel. 
O estudo das bombas centrífugas exige alguns conceitos básicos da mecânicaque 
servirão como subsídios para o entendimento do funcionamento desses equipamentos. 
Uma bomba centrífuga é um equipamento mecânico que usa o princípio da força 
centrífuga para transformar energia mecânica (do eixo) em energia cinética e em 
energia de pressão, posteriormente, a parcela cinética é transformada em pressão 
internamente na voluta. Assim, em uma bomba centrífuga o líquido entra no centro de 
um conjunto de pás giratórias (impelidor). Este impelidor está fixado a um eixo, que por 
sua vez é acionado por um motor. 
O esquema abaixo apresenta as partes internas básicas de uma bomba centrífuga: a 
carcaça (estrutura), o impelidor com suas pás ou palhetas e o “olho” de sucção do 
líquido. 
O motor mantém o impelidor e suas pás curvas girando a uma quantidade constante de 
rotações por segundo faz girar o líquido. Esse movimento de rotação produz uma força 
centrífuga sobre o liquido, acelerando-o continuamente desde o olho (raio menor) ate 
às extremidades das pás (maior raio) onde finalmente atingem a carcaça. 
Os líquidos se deslocam em uma determinada direção, a menos que alguma força atue 
sobre eles. Se um líquido estiver fluindo em torno de um ponto fixo, ele tenderá a se 
deslocar para fora impulsionado pela força centrífuga. 
 
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O líquido entra no centro ou “olho” do impelidor a uma velocidade baixa. As pás 
giratórias do impelidor fazem com que o líquido também gire em torno do “olho” do 
impelidor. À medida que o líquido gira, a força centrífuga faz com que o líquido se 
desloque para longe do “olho” do impelidor. O impelidor mantém o líquido girando em 
torno do “olho” do impelidor a uma quantidade constante de rotações por segundo. 
Porém, à medida que o líquido se desloca para mais longe do “olho” do impelidor, ele 
faz um percurso ou circunferência mais longa a cada rotação. Em outras palavras, a 
velocidade do líquido aumenta à medida que ele se desloca para longe do “olho” do 
impelidor, aumentando a aceleração centrífuga. A velocidade do líquido pode chegar a 
70,0 m/s à medida que ele se desloca das partes internas do “olho” do impelidor para a 
ponta da pá. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Quando o líquido atinge a região do bocal difusor, devido a sua forma cônica, gera uma 
desaceleração (aceleração negativa) posto que as partículas do líquido que ocupavam 
a seção A (menor área) deslocam-se para a seção B (maior área). Nesta região, 
geralmente, ocorre a maior transformação da parcela de energia cinética (após a saída 
do impelidor) em energia de pressão. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Esse fenômeno, conhecido como princípio de Bernoulli, relaciona a velocidade com a 
pressão de um líquido em movimento. Assim, podemos dizer que se a velocidade das 
partículas de um líquido aumenta, enquanto ele escoa ao longo de uma linha de 
corrente, a pressão do líquido tende a diminuir. Por outro lado se a velocidade do 
líquido cai à pressão aumenta. Este princípio é importante para a compreensão dos 
fenômenos envolvidos nas bombas centrífugas. 
 
6.1. Etapas de funcionamento das bombas centrífugas 
 
A partir do conhecimento dos princípios físicos envolvidos nas bombas centrífugas, 
podemos identificar algumas etapas fundamentais no seu funcionamento. 
 
1º Etapa 
Ao ser ligada a bomba, a rotação cria, inicialmente, uma zona de 
baixa pressão devido à centrifugação do líquido na região central do 
impelidor (“olho”). 
2º Etapa 
O líquido centrifugado deixa a sua posição “vazia”. Imediatamente 
outra porção ocupa sua posição e é centrifugada. A sucessão desses 
eventos cria um fluxo continuo pela bomba. 
3º Etapa 
O líquido centrifugado caminha para as extremidades do impelidor, 
ganhando energia de pressão e energia cinética. 
4º Etapa 
O líquido, após a saída do impelidor, entra na voluta onde há uma 
moderada transformação da parcela de energia cinética em energia 
de pressão. 
 
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5º Etapa 
Por fim, na região difusora, o restante da energia cinética é quase 
totalmente transformada em energia de pressão. Na maioria das 
bombas a maior transformação é obtida nesta etapa. 
 
 
 
 
A ilustração a seguir representa a trajetória da partícula do líquido do ponto 1 (“olho” do 
impelidor) ao ponto 4 (descarga). A linha assinalada representa a trajetória da partícula 
ao longo do seu deslocamento. Para efeito de simplificação adotamos uma partícula 
para representar o comportamento do líquido como um todo. 
À medida que a partícula se desloca do início das pás (1) para a extremidade das pás 
(2), a sua velocidade aumenta. Da extremidade da pá (2) até garganta (3) ocorre uma 
redução parcial da velocidade com uma consequente conversão em energia de 
pressão. Do ponto (3) ao ponto (4) ocorre uma acentuada conversão de velocidade em 
energia de pressão. É nesse último estágio que a pressão de descarga atinge o valor 
necessário para o deslocamento do líquido na vazão requerida pelo sistema. 
O esquema a seguir traduz o comportamento da velocidade de uma partícula de um 
líquido ao longo da sua trajetória no interior de uma bomba. 
Os pontos 0, 1, 2, 3 e 4 representam, respectivamente: 
 
0) Partícula no (flange de sucção); 
1) Entrada no impelidor; 
2) Entrada na voluta ; 
3) Entrada do difusor (garganta da voluta); 
4) Saída da partícula (flange de descarga). 
 
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Os pontos identificados no esquema anterior aparecem no gráfico a seguir 
demonstrando o comportamento da velocidade do líquido durante sua trajetória na 
bomba. 
 
 
 
O gráfico acima, ao utilizar os mesmos pontos indicados na ilustração anterior, permite 
estabelecer correlações entre a velocidade do líquido na bomba (representado pela 
partícula-ponto) em cada uma das regiões (0, 1, 2, 3 e 4), com a conversão de energia 
cinética em energia de pressão. O líquido ao entrar do flange de sucção apresenta uma 
baixa velocidade. Com a rotação do impelidor a partícula vai ganhando velocidade 
representada pela curva ascendente (1- 2). A partir da saída do líquido do impelidor 
(ponto 2) a energia cinética começa a ser convertida em energia de pressão. Essa 
conversão é gradualmente maior até a saída do líquido da bomba no flange de 
descarga. Nesse ponto (4) grande parte da energia cinética foi convertida em energia 
de pressão. 
 
 
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6.2. Componentes da bomba centrífuga 
 
Existe uma grande diversidade de bombas centrífugas. Entretanto, alguns 
componentes são comuns à grande maioria de modelos de tipo. 
A seguir apresentaremos, a título de exemplificação, uma visão em corte de uma 
bomba centrífuga de simples estágio (um único impelidor) e seus principais 
componentes. 
 
 
6.3. Classificação das Bombas Centrifugas 
 
A literatura técnica sobre classificação de bombas é muito variada, havendo diferentes 
interpretações conceituais. 
Aqui apresentamos uma classificação geral a partir de pesquisas bibliográficas e textos 
comerciais. 
 
 Altura Manométrica 
o baixa pressão (H < 15 mca); 
o média pressão (15 < H < 50 mca); 
o alta pressão (H > 50 mca). 
 Vazão de Recalque 
o pequena (Q < 50 m3/hora); 
o média ( 50 < Q < 500 m3/hora); 
o grande (Q > 500 m3/hora). 
 Direção do Escoamento do Líquido no Interior da Bomba 
 
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o radial ou centrífuga pura, quando o movimento do líquido é na direção 
normal ao eixo da bomba (empregadas para pequenas e médias 
descargas e para qualquer altura manométrica, porém caem de 
rendimento para grandesvazões e pequenas alturas além de serem de 
grandes dimensões nestas condições); 
o diagonal ou de fluxo misto, quando o movimento do líquido é na direção 
inclinada em relação ao eixo da bomba (empregadas em grandes vazões 
e pequenas e médias alturas, estruturalmente caracterizam-se por serem 
bombas de fabricação muito complexa); 
o axial ou helicoidais, quando o escoamento desenvolve-se de forma 
paralela ao eixo (especificadas para grandes vazões - dezenas de m3/s - 
e médias alturas - até 40 m); 
 Entradas 
o sucção única, aspiração simples ou unilateral (mais comuns); 
o sucção dupla, aspiração dupla ou bilateral (para médias e grandes 
vazões). 
 Admissão do Líquido 
o sucção axial (maioria das bombas de baixa e média capacidades); 
o sucção lateral (bombas de média e alta capacidades); 
o sucção de topo (situações especiais); 
o sucção inferior (bombas especiais). 
 Saída 
o de topo (pequenas e médias); 
o lateral (grandes vazões) 
o inclinada (situações especiais). 
o vertical (situações especiais). 
 Velocidade de Rotação 
o baixa rotação ( N < 500 rpm); 
o média ( 500 < N < 1800 rpm); 
o alta ( N > 1800 rpm). 
 Captação 
o submersas (em geral empregadas onde há limitações no espaço físico - 
em poços profundos por exemplo); 
o afogadas (mais freqüentes para recalques superiores a 100 l/s); 
o altura positiva (pequenas vazões de recalque). 
 Eixo 
o eixo horizontal (utilizadas nas operações de bombeamentos); 
o eixo vertical (utilizadas na maioria dos casos de captação de água). 
 Carcaça 
o compacta; 
o bipartida (composta de duas seções separadas, na maioria das situações, 
horizontalmente a meia altura e aparafusadas entre si); 
 Número de Rotores 
o estágio único; 
o múltiplos estágios (este recurso reduz as dimensões e melhora o 
rendimento, sendo empregadas para médias e grandes alturas 
manométricas como, por exemplo, na alimentação de caldeiras e na 
captação em poços profundos de águas e de petróleo, podendo trabalhar 
 
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até com pressões superiores a 200 kg/cm2, de acordo com a quantidade 
de estágios da bomba. 
 Rotor 
 
o Fechado o Semi Aberto o Aberto 
 
7. Pressão de vapor 
 
Um dos conceitos fundamentais para o entendimento da cavitação é a pressão de 
vapor. Para cada temperatura existe somente uma pressão na qual a presença do 
líquido e vapor coexistem. Esta pressão é denominada “pressão de vapor” do líquido. 
Ou seja, para uma determinada temperatura (T1), à medida que a pressão é reduzida 
de P1 para P2, atinge-se um ponto em que o líquido inicia um processo de 
vaporização. 
 
8. Cavitação 
 
A cavitação, de forma bem simplificada, é um fenômeno associado à formação de 
bolhas de vapor numa região da bomba onde a pressão é menor que a pressão de 
vapor do líquido bombeado (na temperatura de bombeio) e posterior colapso destas 
bolhas na região de alta pressão. 
É fato aceito tradicionalmente, que se a pressão absoluta, em qualquer ponto de um 
sistema de bombeamento, atingir valor igual ou inferior à pressão de vapor do líquido 
na temperatura de bombeamento, parte deste líquido se vaporizará. 
Nas regiões mais rarefeitas, formam-se pequenas bolsas, bolhas ou cavidades, no 
interior dos quais o líquido se vaporiza. Nestas condições, quando esta mistura atingir 
alguma região onde a pressão absoluta for novamente superior à pressão de vapor do 
líquido na temperatura de bombeamento, haverá o colapso das bolhas com retorno à 
fase líquida (condensação). 
Na realidade, a penetração de líquido na depressão originada pela deformação da 
bolha, produz microjatos na ocasião do colapso. Desta forma, o efeito é mais severo 
quando o colapso ocorre em local junto ou próximo à superfície metálica. Neste caso, 
os microjatos incidem diretamente sobre a superfície, enquanto no caso de bolhas que 
colapsam na corrente líquida, o impacto é transmitido através de ondas de choque. 
No caso particular das bombas centrífugas, a região crítica para efeito de análise de 
cavitação é a entrada no “olho” do impelidor. No interior das bombas, no deslocamento 
das pás, ocorrem inevitavelmente rarefações no líquido, isto é, pressões reduzidas 
devidas à própria natureza do escoamento ou ao movimento de impulsão recebido pelo 
 
PROCESSOS INDUSTRIAIS BOMBAS INDUSTRIAIS 
 
19 
 
líquido, tornando possível a ocorrência deste fenômeno e, isto acontecendo, formar-se-
ão bolhas de vapor prejudiciais ao seu funcionamento, caso a pressão do líquido na 
linha de sucção caia abaixo da pressão de vapor (ou tensão de vapor), originando 
bolsas de ar que são arrastadas pelo fluxo. 
Estas bolhas de ar desaparecem bruscamente condensando-se, quando alcançam 
zonas de altas pressões em seu caminho através da bomba. Como esta passagem 
(condensação) é brusca, o líquido alcança a superfície do rotor em alta velocidade, 
produzindo ondas de alta pressão em áreas reduzidas. Estas pressões podem 
ultrapassar a resistência à tração do metal e arrancar progressivamente partículas 
superficiais do rotor, inutilizando-o com o tempo. 
Nas bombas a cavitação geralmente ocorre por: 
 
 altura inadequada da sucção (problema geométrico), 
 velocidades de escoamento excessivas (problema hidráulico) 
 escorvamento incorreto (problema operacional). 
 
Existem porém situações em que, mesmo quando o projeto atende às condições 
especificadas de operação, a cavitação pode ocorrer, em função de desvios entre as 
condições especificadas e aquelas realmente vividas no contexto operacional. Tais 
desvios geralmente propiciam o aparecimento de eventos que acarretam um aumento 
do NPSHR, a diminuição do NPSHD ou instabilidades hidráulicas internas que, em 
última análise, podem iniciar um processo de cavitação. Entre os desvios possíveis de 
ocorrer destacam-se: 
 
 Obstrução nas linhas de sucção e/ou filtro, e/ou entre o flange de sucção e o 
“olho” do impelidor; 
 Vazamento excessivo; 
 Operação em vazões abaixo ou acima dos limites recomendados. 
 
8.1. Escorvamento 
 
Escorvar uma bomba é encher de líquido sua carcaça e toda a tubulação de sucção, de 
modo que ela entre em funcionamento sem possibilidade de bolhas de ar em seu 
interior. 
No caso de bombas com sucção positiva este escorvamento é mantido com a 
utilização das válvulas de pé, principalmente em sucções com diâmetros inferiores a 
400mm, sendo o enchimento executado através do copo de enchimento para pequenas 
bombas e de by pass na válvula de retenção no recalque. Para grandes instalações 
recorrem-se às bombas de vácuo ou ejetores. 
Para grandes valores de NPSHr utilizam-se instalações com bombas afogadas ou 
submersas, onde temos o chamado auto escorvamento . 
 
 
PROCESSOS INDUSTRIAIS BOMBAS INDUSTRIAIS 
 
20 
 
8.2. Consequências da Cavitação 
 
As principais consequências da cavitação são: 
 
 Barulho e vibração 
o Estes dois inconvenientes são provocados, fundamentalmente, pela 
instabilidade gerada pelo colapso das bolhas. Esses fenômenos 
degradam a vida útil do equipamento, provocam falhas prematuras no 
sistema de selagem e mancais. Além do desconforto acústico para os 
técnicos de operação. 
 Alteração das curvas características (rendimento e altura manométrica) 
o A alteração no desempenho é causada pela diferença de volume 
específico entre o líquido e o vapor, bem como a turbulência gerada pelo 
colapso das bolhas. Esta alteração das curvas características é mais 
drástica nas bombas centrífugas, visto que o canal de passagem do 
líquido é mais restrito e a presença de bolhas influencia 
consideravelmente o desempenho do equipamento. 
 Dano ao equipamento 
o É fato conhecido que, quando uma bomba opera por certo tempo 
cavitando, haverá danos ao material adjacente à zona de colapso das 
bolhas em decorrência dos microjatos ou ondas de pressão, sendo a 
quantidade dematerial perdido dependente das características do 
material e da severidade da cavitação e do tempo de exposição ao 
fenômeno. O mecanismo envolvido nesse processo merece uma análise 
adicional. 
 
8.3. Precauções 
 
Para evitar que aconteça cavitações nas instalações de bombeamento alguns 
procedimentos são elementares, tanto na fase de projetos como na de operação: 
 
 tubulação de sucção a mais curta possível; 
 escorvamento completo; 
 NPSHd > NPSHr; 
 medidas antivórtices; 
 limitação da velocidade máxima de aspiração em função do diâmetro; 
 indicação clara da posição de abertura e de fechamento das peças especiais; 
 ligeira inclinação ascendente em direção à entrada da bomba nos trechos 
horizontalizados (para facilitar o deslocamento das bolhas de ar na fase de 
escorvamento); 
 conexão da sucção com a entrada da bomba através de uma redução excêntrica 
(também para facilitar o escorvamento); 
 não projetar registros nas sucções positivas; 
 emprego de crivos ou telas na entrada da sucção; 
 emprego de válvula de retenção nas sucções positivas. 
 
 
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21 
 
9. NPSH - Net Positive Suction Head 
 
Em qualquer cálculo de altura de sucção de bombas tem de ser levada em 
consideração que não deve ocorrer o fenômeno da cavitação e, para que possamos 
garantir boas condições de aspiração na mesma, é necessário que conheçamos o valor 
do NPSH (net positive suction head) que é a energia mínima em termos absolutos, em 
metros de coluna de água, acima da pressão de vapor do produto, a fim de evitar a 
formação destas bolhas de vapor. 
O termo NPSH (algo como altura livre positiva de sucção) comumente utilizado entre os 
fornecedores, fabricantes e usuários de bombas pode ser dividido em dois tipos, 
quando associada ao sistema (instalação) é chamada de NPSHD (disponível) e quando 
relacionado à bomba de NPSHR (requerido). 
Para que não ocorra o fenômeno da cavitação, é necessário que a energia que o 
líquido dispõe na chegada ao flange de sucção, seja maior que a que ele vai consumir 
no interior da bomba, isto é, que o NPSH disponível seja maior que o NPSH requerido, 
NPSHd > NPSHr. 
 
9.1. NPSH requerido 
 
O NPSHr é uma característica da bomba e pode ser determinado por testes de 
laboratório ou cálculo hidráulico, devendo ser informado pelo fabricante do 
equipamento. Podemos dizer que NPSHr é a energia necessária para o líquido ir do 
flange de sucção da bomba e, vencendo as perdas dentro desta, atingir a borda da pá 
do rotor, ponto onde vai receber a energia de recalque, ou seja, é a energia necessária 
para vencer as perdas de carga desde o flange de sucção até as pás do rotor, no ponto 
onde o líquido recebe o incremento de velocidade. Em resumo NPSHr é a energia do 
líquido que a bomba necessita para seu funcionamento interno. Normalmente, o NPSHr 
é fornecido em metros de coluna de água (mca). 
Alguns fatores que afetam o NPSHr são: 
 
 A rotação - quanto maior a rotação maior o NPSHr, sendo a recíproca 
verdadeira; 
 A temperatura; 
 O tipo de líquido; 
 A viscosidade; 
 O desgaste ao longo do tempo 
 
9.2. NPSH disponível 
 
O NPSHd é a energia disponível que possui o líquido no flange de sucção da bomba 
em termos absolutos, acima da pressão de vapor do líquido na temperatura de 
bombeamento. Portanto os fatores que influenciam diretamente o NPSH são: 
 
 a altura estática de sucção; 
 o local de instalação; 
 a temperatura de bombeamento; 
 a pressão de vapor do fluído; 
 
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 o peso específico; 
 a velocidade do fluido no flange de sucção da bomba; 
 a perda de carga na sucção. 
 
10. Associação de bombas 
 
Dependendo da necessidade física ou da versatilidade desejada nas instalações o 
projetista pode optar por conjuntos de bombas em série ou em paralelo. Quando o 
problema é de altura elevada geralmente a solução é o emprego de bombas em série e 
quando temos que trabalhar com maiores vazões a associação em paralelo é a mais 
provável. Teoricamente temos que bombas em série somam alturas e bombas em 
paralelo somam vazões. 
 
10.1. Bombas em série 
 
Quando a altura manométrica for muito elevada, devemos analisar a possibilidade do 
emprego de bombas em série, pois esta 
solução poderá ser mais viável, tanto em 
termos técnicos como econômicos. Como 
principal precaução neste tipo de associação, 
devemos verificar se cada bomba a jusante 
tem capacidade de suporte das pressões de 
montante na entrada e de jusante no interior 
da sua própria carcaça. Para melhor 
operacionalidade do sistema é aconselhável a 
associação de bombas idênticas, pois este 
procedimento flexibiliza a manutenção e 
reposição de peças. 
O gráfico ao lado apresenta a associação de 
duas bombas que possuem uma altura 
manométrica de valor H e H’, 
respectivamente. Quando ambas estão em 
série, a pressão final é igual a H + H’ 
 
10.2. Bombas em paralelo 
 
Duas ou mais bombas estão operando em paralelo quando descarregam para uma 
única tubulação, de modo que cada uma contribua com uma parcela para a vazão total. 
Além disso, quando operando em paralelo todas as bombas terão a mesma altura 
manométrica total, ou em outras palavras: para uma mesma altura manométrica as 
vazões correspondentes se somam. 
É comum em sistemas de abastecimento de água, esgotamento ou serviços industriais, 
a instalação de bombas em paralelo, principalmente com capacidades idênticas, porém 
não exclusivas. 
Esta solução torna-se mais viável quando a vazão de projeto for muito elevada ou no 
caso em que a variação de vazão for perfeitamente predeterminada em função das 
necessidades de serviço. 
 
PROCESSOS INDUSTRIAIS BOMBAS INDUSTRIAIS 
 
23 
 
No primeiro caso o emprego de bombas em paralelo permitirá a vantagem operacional 
de que havendo falha no funcionamento em uma das bombas, não acontecerá a 
interrupção completa e, sim, apenas uma redução da vazão bombeada pelo sistema. 
No caso de apenas uma bomba aconteceria a interrupção total, pelo menos temporária, 
no fornecimento. 
Na segunda situação a associação em paralelo possibilitará uma flexibilização 
operacional no sistema, pois como a vazão é variável poderemos retirar ou colocar 
bombas em funcionamento em função das necessidades e sem prejuízo da vazão 
requerida. 
 
10.3. Cuidados operacionais ao associar bombas em paralelo. 
 
Caso haja a retirada de uma bomba de operação, a bomba que permanecer em 
operação irá operar a direita do ponto de projeto, isto é, com vazão excessiva. Neste 
caso a bomba estará sujeita às seguintes situações: 
 
 O NPSH disponível pode ser insuficiente (NPSH disponível menor NPSH 
requerido) podendo levar a bomba a uma cavitação; 
 Queda da eficiência da bomba; 
 Esforços radiais elevados sobre o eixo; 
 Aumento da potência consumida e consequentemente da corrente do motor 
elétrico. 
 
A vazão excessiva poderá ser controlada pela válvula de descarga (restringindo-a) ou 
quando possível reduzindo a rotação da bomba. 
Por outro lado o número excessivo de bombas associadas em paralelo, leva cada uma 
delas a operar à esquerda do seu ponto de projeto, isto é, com vazão reduzida o que 
pode acarretar problemas tais como: 
 
 Queda da eficiência da bomba; 
 Esforços radiais excessivos; 
 Aquecimento do líquido bombeado. Se a operação for continua, a bomba estará 
submetida a condições desfavoráveis a vida útil dos selos e dos mancais; 
 Aumento dos esforços axiais para bombas que possuem dispositivos de 
balanceamento do empuxo hidráulico; 
 Problemas de recirculação; 
 Nas bombas axiais, a operação em vazões reduzidas demanda uma potência 
consumida elevada; 
 Ruído excessivo; 
 Vibração excessiva. 
 
11. Manutenção 
 
As bombas são equipamentos mecânicos e, portanto, estão sujeitas a problemas 
operacionais que vãodesde uma simples redução de vazão até o não funcionamento 
generalizado ou colapso completo. Eis alguns exemplos: 
 
 
PROCESSOS INDUSTRIAIS BOMBAS INDUSTRIAIS 
 
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 Operar uma bomba com vazão reduzida implica em aumento do empuxo radial e 
da temperatura do líquido bombeado, além de gerar um retorno de fluxo, 
extremamente prejudicial a estrutura do rotor. 
 Operar uma bomba com vazões excessivas, aumentam a possibilidade de 
surgimento de cavitação, além de aumentar a potência requerida podendo, com 
isso, causar danos significativos ao sistema de fornecimento de energia 
mecânica (motor). 
 
Mesmo que o equipamento tenha sido bem projetado, instalado e operado, ele estará 
sujeito a desgastes físicos e mecânicos com o tempo. Os problemas operacionais 
podem surgir das mais diversas origens como: 
 
 Colocação e aperto das gaxetas; 
 Desgaste dos componentes; 
 Desvios de projeto; 
 Dimensionamento das instalações de sucção e recalque; 
 Entrada de ar; 
 Entrada de sólidos no interior das bombas; 
 Erros de montagem; 
 Falta de lubrificação; 
 Imperfeições no alinhamento motor bomba; 
 Instalações, fundações e apoios na casa de bombas; 
 Localização do equipamento; 
 Lubrificação insuficiente; 
 Má qualidade do lubrificante; 
 Operação incorreta; 
 Presença de ar ou vapor d’água dentro do sistema; 
 Problemas mecânicos; 
 Qualidade da energia fornecida; 
 Refrigeração inadequada; 
 Sentido de rotação incorreta do rotor. 
 
Estes problemas ocasionarão os seguintes defeitos: 
 
 Aquecimentos; 
 Consumo excessivo de energia; 
 Descarga insuficiente ou nula; 
 Perca da escorva após partida; 
 Pressão deficiente; 
 Rápidos desgastes dos rolamentos e 
gaxetas; 
 Ruídos; 
 Vibrações. 
 
 
PROCESSOS INDUSTRIAIS BOMBAS INDUSTRIAIS 
 
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11.1. Procedimentos de Manutenção Preventiva 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Em um programa de manutenção é indispensável que sejam feitas observações e 
inspeções diárias, mensais, semestrais e anuais, em todas as instalações 
eletromecânicas. 
Diariamente o operador deverá anotar, caso ocorram, variações de corrente, 
temperaturas excessivas nos mancais da caixa de gaxetas, vibrações anormais e 
ruídos estranhos. O surgimento de alterações como estas, indicam a necessidade 
imediata de inspeções corretivas. 
Como procedimentos preventivos, mensalmente deverão ser verificados o alinhamento 
do conjunto motor-bomba, a lubrificação das gaxetas, a temperatura dos mancais e os 
níveis do óleo e corrigi-los, se necessário. 
Semestralmente o pessoal da manutenção deverá substituir o engaxetamento, verificar 
o estado do eixo e das buchas quanto a presença de estrias e, através da caixa de 
gaxetas, examinar o alinhamento e nivelamento dos conjuntos motor-bombas e 
verificar se as tubulações de sucção ou de recalque estão forçando indevidamente 
alguma das bombas e, finalmente, medir as pressões nas entradas e saídas das 
bombas. 
Independente das correções eventuais, anualmente deve ser providenciada uma 
revisão geral no conjunto girante, no rotor e no interior da carcaça, verificar os 
intervalos entre os anéis, medir a folga do acoplamento, substituir as gaxetas, trocar o 
óleo e lubrificar os mancais. 
É claro que esse acompanhamento sistemático não dá garantias que não ocorrerá 
situações emergenciais, mas a certeza que este tipo de ocorrência será muito mais 
raro é inquestionável. 
 
12. Acessórios e dispositivos complementares 
 
Alguns acessórios devem ser utilizados nas operações de bombas industriais: 
 
 Somente em casos justificados não serão indicados registros de manobras e 
válvulas de retenção após bomba. 
 Nas sucções positivas torna-se obrigatório o emprego de válvulas para 
manutenção do escorvamento. 
 
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 Instalações de manômetros na saída da bomba são muito importantes nas 
tarefas de inspeção do equipamento. 
 A conexão da tubulação horizontal de sucção, quando existir, deverá ser 
conectada a entrada da bomba através de uma redução excêntrica voltada para 
cima de modo a facilitar o escorvamento do trecho a montante. 
 Todas as tubulações deverão ser dispostas de maneira que possam permitir 
reparos e manutenção das peças especiais e conexões com um mínimo de 
perturbações no sistema, principalmente sem provocar tracionamentos nas 
demais peças. As aparentes deverão ser em ferro fundido flangeado (juntas 
rígidas) e com juntas de dilatação e de fácil desmontagem visto que estas 
tubulações estão sujeitas as intempéries, vibrações e choques acidentais no dia 
a dia operacional. 
 
12.1. Vedações 
 
A escolha de um método de selagem tem de ser cuidadosamente analisada para cada 
aplicação. Deve-se levar em consideração: os requisitos de instalação, a manutenção, 
o consumo de energia, a perda de produto e os custos de tratamentos de efluentes. 
 
12.1.1. Gaxetas 
 
O controle das perdas de líquidos é essencial para o bom funcionamento de 
equipamentos mecânicos. O mais antigo dentre os dispositivos de selagem, é a gaxeta. 
As gaxetas são comercializadas em rolos e são elementos macios, flexíveis e elásticos 
que podem ser usados tanto para aplicações estáticas quanto para situações em que 
as peças estão em movimento. 
As gaxetas podem trabalhar com diversos tipos de líquidos, incluindo ar quente, água, 
vapor, ácidos, cáusticos, óleos, solventes, gases, gasolina e outros produtos químicos 
em amplas faixas de temperaturas e pressões. 
 
12.1.2. Selo Mecânico 
 
O selo mecânico foi desenvolvido para eliminar as desvantagens das gaxetas de 
compressão. O vazamento pode ser reduzido a um nível que atenda às normas 
vigentes e ao custo de manutenção. 
São dispositivos dinâmicos que tem a 
finalidade de impedir a passagem de um 
líquido do interior de um equipamento 
rotativo para atmosfera, evitando com isto, 
contaminação do meio ambiente, perda do 
produto bombeado e acidentes. 
Todos os selos mecânicos partilham da 
mesma tecnologia básica. Isto é, ter duas 
faces extremamente lisas e planas em 
contato. Uma girando com o eixo enquanto a 
outra permanece estacionária com a caixa. 
As faces dos selos são seladas aos seus 
 
PROCESSOS INDUSTRIAIS BOMBAS INDUSTRIAIS 
 
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suportes apropriados através do uso de vedações secundárias. As faces são 
mecanicamente comprimidas pelas molas ou foles (metálicos ou não) e flexíveis, afim 
de que possam ser postas em contato e mover-se para compensar desalinhamentos 
estáticos e dinâmicos, como também o desgaste. 
Com relação à lubrificação das faces de vedação, pode-se dizer que as mesmas são 
lubrificadas por uma película de líquido entre elas. Ao projetar selos mecânicos os 
níveis desejados de vazamento são confrontados com a durabilidade esperada, 
consumo de energia e estabilidade da película de lubrificação que está fortemente 
correlacionada, dentre outros fatores, com a temperatura da superfície de contato entre 
as faces. Portanto a forma pela qual as faces serão refrigeradas torna-se um outro 
ponto crítico na fase de seleção do sistema de selagem. 
Para escolher o tipo ideal de selo mecânico, é necessário conhecer precisamente as 
condições de operação e o líquido a ser selado. A obtenção dessas informações 
consequentemente resultará numa vida útil satisfatória. 
Na tabela abaixo é apresentada uma comparação de vazamentos entre gaxetas e 
selos mecânicos 
 
Gotas em 
média 
Por minuto Por hora Por dia Por ano 
Gaxetas 90 gotas 5.400 gotas 8,6 litros 3,153 litros 
Selos 
Mecânicos 
Desprezível 5 gotas 120 gotas 2.9 litros 
Considerando que 5.400 gotas são perdidas nas gaxetas por hora e que apenas 5 
gotas vazam nos selos mecânicos no mesmo tempo temos uma razão de 1080. Isso 
significa que as gaxetas são 1080 vezes menos eficientes que os selos mecânicos.12.2. Casa de bombas 
 
As bombas deverão está alojadas em uma edificação denominada de casa de bombas. 
Este edifício deverá ter dimensões tais que tenham espaços suficientes para 
permitirem com certa comodidade montagens e 
desmontagens dos equipamentos e circulação 
de pessoal de operação e manutenção, de 
acordo com as normas técnicas em vigor e com 
as recomendações dos fabricantes. 
Estudos sobre a disposição dos equipamentos, 
drenagem dos pisos são essenciais. Na 
elaboração de projeto arquitetônico é importante 
o estudo da iluminação, ventilação e acústica. O 
emprego de degraus deve ser restrito, mas 
sempre que for necessário não poderão ser 
economizados corrimãos.