Aula 2_Hidráulica Aplicada - Bombas Hidráulicas

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PROF. DANIELLE FREIRE DE ARAÚJO
CURSOS: ENGENHARIA CIVIL E ENGENHARIA MECÂNICA 
DISCIPLINA: HIDRÁULICA APLICADA
BOMBAS HIDRÁULICAS
INTRODUÇÃO
As bombas hidráulicas convertem energia mecânica, transferida à bomba, em
energia hidráulica, sob a forma de vazão.
Na escolha das bombas hidráulicas precisam ser observados os seguintes pontos:
 Tipo de fluído hidráulico.
 Faixa de pressão especificada.
 Faixa de rotação operacional.
 Temperatura máxima e mínima de operação.
 Compatibilidade com a maior e a menor viscosidade.
 Situação de montagem (tubulação, mangueira ou flange).
 Tipo de acionamento (acoplamento).
 Vida útil esperada.
 Máximo nível de ruído.
 Qualidade e atendimento da assistência técnica.
 Preço máximo eventualmente especificado
TIPOS DE BOMBAS
HIDRÁULICAS
 Bombas Volumétricas ou Deslocamento Positivo
 Alternativas: Pistão, Êmbolo, Diafragma
 Rotativas: Engrenagens, Lóbulos, Parafusos, Palhetas Deslizantes
 Bombas Dinâmicas ou Turbo-Bombas
 Axial
 Centrífuga
 Fluxo Misto
BOMBA HIDRÁULICA MANUAL
Essa bomba foi originalmente
desenvolvida para 
água para fins não
bombear 
potáveis.
Caso se deseje usar
bomba para bombear
potável, não poderá se
essa
água
usar
nenhum tipo de graxa, pasta, e
ou qualquer outro produto
químico que se misture na
água, e deverá tomar muito
cuidado para não deixar água
parada no sistema por alguns
dias.
TIPOS DE BOMBAS
HIDRÁULICAS
O princípio de funcionamento dessa
bomba é bem simples. Funciona
como uma seringa gigante, sugando
a água vindo por um tubo para dentro
do cilindro e depois empurrando-a
para fora por outro tubo.
As duas válvulas de retenção (figura
02), serve para direcionar o fluxo da
água enquanto é feito o vai-e-vem do
êmbolo da seringa. Assim a água
entra por uma válvula e sai por outra,
sendo forçada a seguir uma única
direção.
TIPOS DE BOMBAS
HIDRÁULICAS
BOMBAHIDRÁULICA
MANUAL
TIPOS DE BOMBAS
HIDRÁULICAS
BOMBA HIDRÁULICA DE ENGRENAGEM
O fluído é colocado de um lado do compartimento e
transportado em torno da área exterior entre os dentes
de engrenagem e para fora do ponto de descarga no
lado oposto. Algumas bombas hidráulicas desse tipo
possuem engrenagens de dentes excêntricos externos
que giram em volta dos dentes de uma engrenagem
interna. Esses modelos de bombas são bastante
eficientes e confiáveis, porém, são muito ruidosas.
São utilizadas sobretudo na hidráulica estacionária
(prensas, máquinas injetoras de plástico, máquinas
operatrizes etc.) e em veículos que trabalham em
locais fechados (empilhadeiras elétricas, por exemplo.
Fonte: http://www.industriahoje.com.br/o-que-e-e-como-funciona-uma-bomba-hidraulica
http://www.industriahoje.com.br/o-que-e-e-como-funciona-uma-bomba-hidraulica
TIPOS DE BOMBAS
HIDRÁULICAS
BOMBA HIDRÁULICA DE PALHETA
As bombas de palheta são Ideais para
utilização em máquinas industriais que
trabalham em ambientes fechados e em
regimes contínuos, as bombas de palhetas são
mais silenciosas e duráveis do que os modelos
de engrenagem, por isso, são indicadas para
máquinas de usinagem e injetoras de plástico,
por exemplo.
Trabalham com alta pressão de até 210 BAR
ou 3000 PSI, e o volume ocorre entre o
estrator circular, rotor e as palhetas, através da
curva interna dupla excêntrica.
BOMBA HIDRÁULICA DE PARAFUSO
[PARAFUSO DE ARQUIMEDES]
 O parafuso de Arquimedes, como o
próprio nome indica, foi inventado em 236
a.C. pelo matemático grego Arquimedes,
uma máquina hidráulica, que antecede em
muito a invenção das bombas hidráulicas e
utilizada para transferir líquidos entre dois
pontos com elevações diferentes.
 É um modelo bastante usado na indústria.
Esse tipo de bomba possui um par de
engrenagens em espiral situada dentro de
um cilindro fechado. Assim, o líquido
lubrificante é colocado em uma
extremidade do cilindro, sendo forçado ao
longo do seu comprimento entre os dentes
das engrenagens e as paredes do cilindro.
BOMBA HIDRÁULICA DE PARAFUSO
[PARAFUSO DE ARQUIMEDES]
TIPOS DE BOMBAS HIDRÁULICAS
BOMBA HIDRÁULICA Á COMBUSTÍVEL - MOTOBOMBAS.
Sua Aplicação básica está na capatação somente de água limpa, captação de
água de rios, poços e lagos. É acionada por um motor acoplado a um tanque
de combustível, o qual é abastecido por diesel ou gasolina,.
TIPOS DE BOMBAS 
HIDRÁULICAS
TIPOS DE BOMBAS
HIDRÁULICAS
BOMBA HIDRÁULICA COMACIONAMENTO À PILHA OU BATERIA 
RECARREGÁVEL.
Utilizada para succionar água de recipientes que
armazenam em torno de 20 litros. Usada para
garrafões d’água mineral, tambores, etc.
TIPOS DE BOMBAS
HIDRÁULICAS
BOMBA HIDRÁULICA COM ACIONAMENTOELÉTRICO.
Na atualidade, a grande maioria das bombas é
acionada por motores elétricos de corrente
alternada. A grande vantagem apresentada por
esse tipo de bomba é sua robustez, já que ela
possui poucas peças móveis.
Em contrapartida, suas desvantagens são: ruído
significativo no funcionamento e vazão fixa na
maioria dos casos, o que exige o uso de uma
válvula de alívio.
Outra desvantagem desse tipo de bomba é sua
vida limitada, causada em grande parte pelo
rápido desgaste que ela sofre em função de seu
esforço radial constante contra os mancais.
Escolha da bomba hidráulica
 Existem muitos tipos de bomba e cada um deles com suas
características geométricas, atendendo uma faixa de vazões e
de cargas.
 Portanto, na escolha da bomba, além dela atender ao conjunto
HB e Q, deve-se operar com o melhor rendimento possível e
para isto, deve-se escolher a geometria conveniente para uma
dada instalação.
 Pode-se ter uma escolha preliminar baseada na vazão e na
carga manométrica.
Portanto, basta marcar a vazão de
projeto e a carga manométrica de
projeto que se tem a escolha
preliminar da bomba.
Escolha da bomba hidráulica
 Um critério mais rigoroso para a escolha da bomba é através
da rotação específica, que é uma expressão matemática
oriunda das condições de semelhança.
 Para a determinar da rotação específica é conveniente se
introduzir o conceito de bomba unidade, que a bomba que irá
operar com uma rotação Nq, com uma vazão Q = 1 m³/s e com
HB = 1 m.
Escolha da bomba hidráulica
Para o cálculo da rotação específica de uma bomba,
considerando a bomba unidade como modelo, utiliza-se a
seguinte expressão:
Escolha da bomba hidráulica
  4
3
BH
Qn
Nq


Nq tem a mesma unidade de n, já a Q terá como unidade m³/s e
HB terá a unidade metros.
Escolha da bomba hidráulica
 Deve-se notar que com as características n, Q e HB de uma
bomba real, os dois últimos obtidos para a condição de ponto de
projeto, ou seja, para o rendimento máximo, pode-se calcular a
rotação específica, a qual possibilita conhecer a classificação das
bombas segundo o seu tipo de rotor.
 Rotação específica com potência unitária (NS), ou seja, N = 1 CV, e
Q = 75 l/s, portanto: NS = (3,65)Nq
Escolha da bomba hidráulica
Exemplos:
1.HB = 500 m; Q = 15 l/min e n = 1000 rpm
2.HB = 45 m; Q = 8 x 10-3 m³/s e n = 3450 rpm
3.HB = 5,6 m; Q = 0,8 m³/s e n = 900 rpm
4.HB = 50 m; Q = 180000 l/h e n = 3500 rpm
Para os dados, sabendo-se que se bombeia água, pede-se
especificar a bomba e se possível o valor médio do rendimento.
Observações:
1 – A rotação específica se relaciona ao formato de um rotor, se for
uma bomba de múltiplos estágios, considere a carga manométrica
utilizada no cálculo da rotação específica igual a carga manométrica
dividida pelo número de estágio.
2 – Em se tratando de bomba de entrada bilateral considere a vazão
dividida por dois.
Escolha da bomba hidráulica
POTÊNCIA E RENDIMENTO DE
UMABOMBA
Considere o esquema abaixo:
A potência de uma bomba será indicada por NB. No caso da figura, a
potência da bomba coincidiria com a potência do motor, mas nem sempre o
motor é ligado diretamente ao eixo, podendo existir algum elemento de
transmissão que provoque perdas.
POTÊNCIA E RENDIMENTO
DE UMABOMBA
POTÊNCIA DE UMABOMBA:
NB  γ Q HB
Onde : NB  potência dabombaQ  vazão do fluído
γ  peso específico do fluído
HB  perda de carga total dosistema.
RENDIMENTO DE UMA BOMBA:
B B
B
B
B
η
η
N
N
N

N 

γ Q HB
Onde : N  potência referente ao fluido. 
Assim, teremos :
η

FB. (pg 97)
Instalação de uma bomba 
hidráulica
Basicamente, a seleção e instalação de uma bomba para
determinada situação é função da vazão a ser recalcada (Q) e da
altura manométrica da instalação (AMT).
Vazão a ser recalcada (Q)
A vazão a ser recalcada depende, essencialmente, de três
elementos: consumo diário da instalação, jornada de trabalho da
bomba e número de bombas em funcionamento (bombas em
paralelo).
Altura Manométrica da Instalação
 Bomba: Fornece energia de pressão ao líquido bombeado
 Instalação: altura estática + altura dinâmica
 Altura Manométrica de Sucção (AMS): É representada pela
soma do desnível de sucção, mais a perda de carga nos tubos e
conexões. A sucção pode ser negativa ou positiva (bomba
afogada).
 Altura Manométrica de Recalque (AMT): É representada pela
soma do desnível do recalque, mais a perda de carga nos
tubos e conexões.
 Altura Manométrica Total (AMT): AMT= AMS + AMR
Diâmetro das tubulações de recalque: ’’ 
• Desenho da instalação: 
• Determinação dos parâmetros:
• AMS - Altura Manométrica de Sucção 
Desnível de Sucção:____________ (metros) 
Comprimento do tubo:__________(metros).
Válvula de pé: ______________(metros) 
Curva de 90°: _______________(metros) 
Registro de gaveta: ______________(metros) 
Comprimento equivalente:__________(metros) 
Perda de carga:____________(metros) 
AMS:___________(mca) 
Altura Manométrica da Instalação
• AMR - Altura Manométrica de Recalque
Desnível de Recalque:____________ (metros) 
Comprimento do tubo:__________(metros).
Válvula de retenção: ______________(metros) 
Curva de 90°: _______________(metros)
Curva de 45 °: _______________(metros)
Registro de gaveta: ______________(metros) 
Comprimento 
equivalente:__________(metros) 
Perda de carga:____________(metros) 
AMR:___________(mca) 
• AMT - Altura Manométrica Total = AMS + AMR 
Instalação de uma bomba hidráulica
Cálculo dos Diâmetros de Sucção e de Recalque
Instalação de uma bomba 
hidráulica
A) Diâmetro de Recalque (DR):
Fórmula Recomendada pela ABNT: fórmula recomendada na
NB – 92/66 pela Associação Brasileira de Normas Técnicas; é
indicada para o funcionamento intermitente ou nãocontínuo
(menos de 24 horas/dia).
DR = Diâmetro de Recalque (m)
Q = vazão em m3/s; e
T = jornada de trabalho da instalação,
h/dia.
Instalação de uma bomba 
hidráulica
B) Diâmetro de Sucção (Ds):
É o diâmetro comercial imediatamente superior ao diâmetro de recalque
calculado conforme a mesma fórmula utilizada para o cálculo do
diâmetro de recalque (Fórmula Recomendada pela ABNT) ou pela
fórmula empírica:
Recomenda-se a análise de cinco
diâmetros comerciais, sendo o
intermediário calculado para o
uso dessa equação, para K = 1.
Em que:
Ds: diâmetro de sucção em m
Q: vazão em m3/s; e
K = 0,8 a 1,3 (valor comum K = 1); O
valor de K está também relacionado
com a velocidade,
QKDs 
 Quando o diâmetro calculado pelas Equações não coincidir
com um diâmetro comercial, é procedimento usual admitir o
diâmetro comercial imediatamente superior ao calculado para
a sucção e o imediatamente inferior ao calculado para o
recalque.
 A canalização de sucção deve ser a mais curta possível,
evitando-se ao máximo peças especiais. A altura máxima de
sucção acrescida das perdas de carga deve satisfazer as
especificações estabelecidas pelo fabricante das bombas. Na
prática é muito raro atingir 7 metros. Para a maioria das
bombas centrífugas a sucção deve ser inferior a 5m.
Instalação de uma bomba 
hidráulica
Peças Especiais numa 
Instalação Típica de Bomba
Redução Excêntrica:
Liga o final da tubulação de
sucção à entrada da bomba, de
diâmetro geralmente menor.
Visa evitar a formação de bolsas
de ar na entrada da bomba. O
seu uso é aconselhável sempre
que a tubulação de sucção tiver
diâmetro superior a 4”
(100mm).
Ampliação Concêntrica
Liga a saída da bomba de diâmetro
geralmente menor à tubulação de
recalque.
Observação:
A bomba centrífuga
deve ser sempre ligada
e desligada com a
válvula de gaveta
fechada, devendo-se
proceder de modo
contrário nas bombas
axiais.
ASSOCIAÇÃO DE BOMBAS
Razões de naturezas diferentes diversas levam à necessidade de
associar bombas. Dentre elas, podem-se citar:
(a) Inexistência, no mercado, de bombas que possam, isoladamente,
atender à vazão de demanda.
(b) Inexistência, no mercado, de bombas que possam, isoladamente,
atender à altura manométrica de projeto.
(c) Aumento da demanda com o decorrer do tempo.
As associações podem ser em paralelo, em série e mistas (série-
paralelo).
As razões (a) e (c) requerem a associação em paralelo e a razão (b), sem
série. As razões (a), (b) e (c), em conjunto, requerem a associação mista.
1. Associação em Paralelo
Para a obtenção da curva característica das bombas associadas em
paralelo, as vazões somam-se para a mesma altura manométrica.
Essa associação é muito usada em abastecimento de água de
cidades (sistema de distribuição de água) e de indústrias.
Uma bomba de dupla sucção possui dois rotores em paralelo, em 
que vazões se somam para a mesma altura manométrica (é um 
caso particular de associação em paralelo).
ASSOCIAÇÃO DE BOMBAS
Associação de duas bombas em paralelo.
 Sobrepressão
A elevação repentina de pressão pode ser causada por vários fatores. O choque
hidráulico por compressão também pode ser considerado um tipo de
sobrepressão. Quando o sistema hidráulico propicia a geração de sobrepressão,
devemos introduzir válvulas de segurança, tais como a de alívio de ação direta,
a supressora de choque, acumuladores hidráulicos etc.
 Cavitação
Quando a instalação da bomba for feita corretamente e mesmo assim ela
começar a emitir ruídos, como “pipocas estourando na panela”, podemos dizer
que ela está cavitando, ou seja, que está ocorrendo a formação de bolhas de ar
que implodem e “cavam’’ o material interno da bomba.
PROBLEMAS DECORRENTES 
DA INSTALAÇÃO DAS BOMBAS 
HIDRÁULICAS
EXERCÍCIO PROPOSTO
T = 20ºC (fluido água)
 = 998,2 kg/m³
 = 0,001 Pa.s
g = 9,81 m/s²
Tipo de tubulação: PVC
Ds = 53,4 mm
Dr = 44,0 mm
Para cada válvula gaveta: Kv = 0,2
Para cada cotovelo: Kc = 1,0
Q = 25,2 m³/h
 = 72%
a) Pressão manométrica nas linhas de sucção e recalque: Pm = Patm + .g.h
Na sução: Pm(s) = .g.L
Pm(s) = 998,2 kg/m³ x 9,81 m/s² x 10,0 m
Pm(s) = 97,92 N/m²  Pm(s) = 97,92 Pa.
a = 4,0 m
b = 10,0 m
Correção: c + d = 30 m
e = 40 m
a = 4,0 m
b = 10,0 m
c + d = 30 m
e = 40 m
No recalque: Pm(s) = .g. (L + h)
Pm(s) = 998,2 kg/m³ x 9,81 m/s² x (70,0 m)
Pm(s) = 685,46 N/m²  Pm(s) = 685,46 Pa.
b) Cálculo da altura manométrica:
Como as canalizações de sucção e recalque têm diâmetros diferentes, precisa-se
determinar a altura manométrica para cada ponto do sistema, ou seja, a altura
manométrica de sucção e altura manométrica de recalque.
Hm(s) = HT(s) + Hg(s)
Hm(r) = HT(r) + Hg(r)
1º Passo: obter as velocidades de escoamento em cada trecho:
Na sucção: V = Q/A .: D(s) = 54,3 mm = 0,0523 m
Q = 25,2 m³/h  3600 s = 0,007 m³/s
1º Passo: obter as velocidades de escoamento em cada trecho:
Na sucção: V = Q/A .: D(s) = 54,3 mm = 0,0543 m
Q = 25,2 m³/h  3600 s = 0,007 m³/s
V = (0,007 m³/s)/ (0,0023 m²) A = .r²
V = 3,04 m/s A = . (D)²/4
A = . (0,0543 m)²/4 = 0,0023 m²
No recalque:
D(r) = 44,0 mm = 0,044 m
V = (0,007m³/s)/(0,0015m²) Q = 25,2 m³/h  3600 s = 0,007 m³/s
V = 4,67 m/s A = .r²
A = . (D)²/4
A = . (0,044 m)²/4 = 0,0015 m²
2º passo: Cálculo das perdas de carga na sucção e no recalque
Importante: tubulação de PVC = é semelhante a uma tubulação lisa
f = 0,01641 (valor fornecido pelo autor do exercício)
Perdas na Sucção: Altura Manométrica da Sucção:
Hs = Hl(s) + Hd(s) Hs = 1,514 m + 14,0 m = 15,51 m
Hs = [K.(V²/2g) ] + [ f.(L/D).(V²/2g) 
Hs = [0,2 . (3,04)²/2.9,81) + [ 0,01641. (10,0/0,0543). (3,04)²/2.9,81)
Hs = 0,094 + 1,42
Hs = 1,51 m
Perdas no Recalque: Altura Manométrica da Sucção:
Hr = Hl(s) + Hd(s) Hr = 70,0 + 29,24 m = 99,24 m
Hr = [K.(V²/2g) ] + [ f.(L/D).(V²/2g) 
Hr = [0,2 . (4,67)²/2.9,81) + [ 0,01641 . (70/0,044). (4,67)²/2.9,81)
Hr = 0,22 + 29,02
Hr = 29,24 m
3º Passo: Cálculo da potência da Bomba
NB = [. Hmt . Q]/ .: NB = [(998,2 . 9,81) x (15,51 + 99,24) x (0,007)]/0,72
.: NB = 10.924 watts  10,92 kW.