Prévia do material em texto

66
9. Bombas 
São equipamentos mecânicos que fornecem energia mecânica a um fluido 
incompressível, com o objetivo de promover o seu escoamento a uma determinada 
vazão e sob desejadas condições de transferência. No caso de fluidos compressíveis são 
denominados compressores e ventiladores. 
9.1. Classificação das bombas 
Classificação mais útil: maneira como a energia é fornecida ao fluido que está 
escoando. Dividem-se em 2 grandes grupos: 
- bombas cinéticas ou dinâmicas (centrífugas) 
- bombas de deslocamento positivo 
9.2. Bombas centrífugas: o que consiste? 
A energia é fornecida continuamente pela bomba ao fluido, aumentando a sua energia 
cinética. Posteriormente a energia cinética é transformada em energia de pressão. 
9.2.1. Bombas centrífugas: princípio de funcionamento 
São as bombas mais utilizadas na indústria de alimentos. O líquido entra axialmente na 
conexão da sucção. O impulsor gira dentro da carcaça e seu movimento produz uma zona 
de vácuo (centro) e outra de alta pressão (periferia). 
 
Figura 9.1. Esquema de uma bomba centrífuga. 
 
O fluido entra no centro do rotor devido à esse vácuo e é acelerado pelas pás que giram 
a alta velocidade. Pela ação da força centrífuga, o fluido é descarregado na voluta ou no 
 
 
67
difusor, onde é desacelerado devido à expansão da seção de escoamento. Assim, a energia 
cinética é convertida a energia de pressão. Quanto maior é o número de palhetas, maior é o 
controle da direção do movimento do fluido e menores são as perdas por turbulência. 
Bomba com Difusor: o fluido escoa através de uma série de palhetas fixas formando um 
anel difusor. Isso permite uma mudança mais gradual na direção para o fluido e uma 
conversão mais eficiente da energia cinética em energia de pressão que a de voluta simples. 
A uma determinada velocidade, a altura desenvolvida por uma bomba centrífuga varia 
com a vazão volumétrica. À vazão zero, a altura desenvolvida pela bomba é máxima, e com 
o aumento da vazão a pressão desenvolvida cai. Na prática, a vazão de descarga é regulada 
por uma válvula de controle situada na linha de descarga. 
Figura 9.2. Escoamento dentro de uma bomba centrífuga. a) Bomba de voluta simples. b) 
Bomba com difusor. 
 
Vantagens das bombas centrífugas: 
a) Construção simples 
b) Baixo custo 
c) Fluido é descarregado a uma pressão uniforme, sem choques ou pulsações 
d) A linha de descarga poderia ser estrangulada (parcialmente fechada) ou completamente 
fechada sem danificar a bomba 
e) É capaz de manusear líquidos com grandes quantidades de sólidos 
f) Pode ser acoplada diretamente a motores 
g) Não há válvulas envolvidas na operação de bombeamento 
 
 
68
h) Menores custos de manutenção que outros tipos de bombas 
Desvantagens das bombas centrífugas: 
a) Não pode ser operada a altas pressões 
b) Sujeita à incorporação de ar e normalmente precisa ser escorvada 
c) A máxima eficiência da bomba se localiza em um curto intervalo de condições 
d) Não manuseia líquidos altamente viscosos eficientemente 
Tipos de escoamento: 
- axial: descarrega o fluido na periferia axialmente (adequado para altas vazões, mas 
desenvolve baixas pressões) 
- radial: descarrega o fluido na periferia radialmente (desenvolve altas pressões, mas 
só é adequado para baixas vazões) 
- misto 
Tipos de entrada: 
- simples: utilizada em pequenas unidades 
- dupla: quando há entradas simétricas em ambos os lados do impulsor. Nesse caso há 
melhor distribuição dos esforços mecânicos, além de proporcionar uma área de 
sucção maior, o que permite trabalhar com uma menor altura positiva na sucção 
(NPSH). Com isso, há uma diminuição na possibilidade de cavitação. 
Tipos de rotores: 
- fechado: é o mais usado em bombas centrífugas e manuseia líquidos límpidos. 
- semi-aberto: incorpora uma parede usualmente no fundo do rotor, onde estão as 
palhetas. Sua função é reduzir a pressão no centro do rotor e prevenir que matéria 
estranha se aloje no fundo do rotor e interfira na apropriada operação da bomba. 
- aberto: palhetas montadas sobre o eixo. Tem a vantagem de manipular líquidos com 
sólidos em suspensão e tem a desvantagem de que pode sofrer maior desgaste. 
Número de rotores: 
- Um rotor: simples estágio 
- Vários rotores: múltiplos estágios que permitem o desenvolvimento de altas 
pressões. 
9.2.2. Bombas centrífugas: tipos e escorva 
Podem ser: 
 
 
69
- fluxo axial: simples ou múltiplos estágios - impulsor aberto ou fechado 
- fluxo misto sucção simples auto-escorvante estágio simples 
- fluxo radial sucção dupla não-escorvante multi-estágio 
Nos dois últimos casos, o impulsor pode ser aberto, semi-aberto e fechado. 
A bomba centrífuga deve estar cheia de líquido antes de começar a funcionar, ou 
seja, deve estar escorvada. Quando a bomba está cheia de ar, a pressão desenvolvida é 
muito pequena, devido à baixa densidade do ar, porque a altura desenvolvida pelo fluido é a 
mesma, independente do fluido, mas a pressão não. 
g
V
VrgHP ρωρ
�
== (9.1) 
9.3. Bombas de deslocamento positivo: o que consiste? 
A energia é fornecida periodicamente, mediante superfícies sólidas móveis, que 
deslocam porções de fluido desde a sucção até a linha de descarga. A pressão de saída é 
regulada através de válvulas de descarga. 
9.3.1. Bombas de deslocamento positivo: princípio de funcionamento: alternativas e 
rotativas. 
As bombas de deslocamento positivo liberam um determinado volume de fluido de 
acordo com a velocidade, sem levar em conta a pressão do sistema (desconsiderando o 
deslizamento). Quando a vazão do processo diminui, a pressão desenvolvida aumenta e o 
fluxo da bomba deve ser dirigido para outro lugar, de maneira que se evite a sobre-
pressurização. Para proteger a bomba e o sistema, o fluido deve ser desviado a um by-pass, 
ou aliviado dentro da própria bomba, enviando o fluido da zona de alta pressão (descarga) 
para a de baixas pressões (sucção). 
Válvulas de alívio internas: Muitos fabricantes fornecem bombas que incorporam 
válvulas de alívio de bomba internas. Essas válvulas devem ser consideradas somente como 
um dispositivo de segurança e não devem ser usadas em controle de processos. Quando 
uma válvula de alívio interna se aproxima do valor máximo de pressão permitido, esta se 
abre e o fluido é dirigido internamente para a zona de sucção da bomba. Operações desse 
tipo proporcionam proteção contra a sobre-pressurização do sistema e limita a possibilidade 
de destruição da bomba e de componentes do sistema. As válvulas de alívio internas são 
projetadas para proteger o sistema por curtos períodos de tempo. Quando o fluido recircula 
 
 
70
dentro da bomba, a potência introduzida pela bomba se dissipa na forma de calor, 
aumentando a temperatura do produto com o tempo de recirculação. Não é incomum que 
no alívio; até mesmo quando o período de tempo é curto, a temperatura do produto suba ao 
ponto em que o líquido evapore na zona de baixas pressões. Quando ocorre tal situação a 
cavitação aparece do lado de altas até baixas pressões e a destruição prematura da bomba 
ocorre. 
 
 
Figura 9.3. Cavitação de uma bomba de deslocamento positivo. 
 
Alívio externo e válvulas de by-pass: No projeto do sistema de processo, quando se utilizam 
bombas de deslocamento positivo e o risco de queda de vazão existe é necessário 
considerar um arranjo de by-pass externo que devolva o líquido para a sucção. Uma válvula 
de by-pass externa ou outro dispositivo de controle abrirão a uma pressão pré-determinada, 
permitindo que somente o volume de fluido necessário para manter a vazão de processo 
saia para o sistema. Quando se dimensiona uma válvula de by-pass externa ou outro 
dispositivo de controle, estes devem ser capazes de manipular a máxima capacidade da 
bomba na diferença de pressão necessária para retornar o fluido ao by-pass. Isto inclui 
perdas por atrito na tubulação,em válvulas e acessórios, bem como da energia potencial. 
9.3.2. Bombas alternativas 
9.3.2.1. Bombas tipo pistão 
O princípio de funcionamento é similar ao de uma seringa. Quando o pistão move-se 
para a esquerda, a pressão no cilindro é reduzida. Então: 
- A válvula de retenção na linha de sucção se abre (pressão externa > pressão interna) 
e o líquido escoa para dentro, devido à diferença de pressões. 
 
 
71
- A válvula de retenção da linha de descarga se mantém fechada. 
Quando o pistão chega ao final do cilindro: 
- o movimento se inverte e o pistão começa a mover-se para a direita 
- aumenta a pressão no cilindro e a válvula de admissão fecha. 
- a pressão aumenta até que a válvula de retenção de descarga se abre e o líquido sai 
pressurizado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 9.4. Esquema de uma bomba de pistão. 
 
9.3.2.2. Bombas de diafragma 
Na Figura 9.5a) a válvula de ar direciona ar pressurizado para o lado do diafragma "A". 
O ar comprimido é diretamente aplicado à coluna líquida separada por diafragmas 
elastoméricos. O diafragma age como uma membrana de separação entre o ar comprimido e 
o líquido. Movimentando o diafragma com ar ao invés do eixo, a carga se equilibra e a 
tensão mecânica é removida do diafragma, estendendo muito a vida do diafragma. O ar 
comprimido afasta o diafragma do bloco central da bomba. O diafragma oposto é puxado 
pelo eixo conectado ao diafragma pressurizado. O diafragma "B" está agora sem ar; porque 
o ar atrás do diafragma foi forçado para a atmosfera através da saída de exaustão da bomba. 
O movimento do diafragma "B" em direção ao bloco central da bomba cria um vácuo 
dentro da câmara "B". A pressão atmosférica força o fluido para dentro da bomba fazendo 
com que a esfera fique fora do seu assento. O líquido está livre para passar através da 
válvula esfera e preencher a câmara de líquido. 
Na Figure 9.5b) pode-se observar que quando o diafragma pressurizado, o diafragma 
"A", alcança o limite da pressão de descarga, a válvula de ar redireciona ar pressurizado 
Pistão 
Válvulas de 
retenção 
Linha de 
descarga 
Linha de 
sucção 
cilindro 
 
 
72
para o lado do diafragma "B". O ar pressurizado força o diafragma "B" para longe do bloco 
central ao mesmo tempo que puxa o diafragma "A" para o bloco central. O diafragma "B" 
força o interior da válvula esfera sobre seu assento, devido às forças hidráulicas 
desenvolvidas. Estas mesmas forças hidráulicas erguem a esfera da válvula de descarga 
para fora do seu assento, forçando o fluido a escoar através da descarga da bomba. O 
movimento do diafragma "A" para o bloco central da bomba cria um vácuo dentro da 
câmara de líquido "A". A pressão atmosférica força o fluido para dentro da bomba. A esfera 
da válvula é forçada para fora do seu assento, permitindo que o fluido seja transferido para 
encher a câmara líquida. 
Na Figura 9.5c) pode-se notar que quando a câmara "B" está completamente 
pressurizada, a válvula de ar novamente redireciona ar para o lado do diafragma "A", e se 
inicia a exaustão do diafragma "B". Quando a bomba alcança seu ponto de partida original, 
cada diafragma passou por um esvaziamento de ar ou uma pressurização na descarga do 
fluido. Isto constitui um ciclo completo de bombeamento. A bomba pode levar vários ciclos 
para tornar-se completamente escorvada dependendo das condições da aplicação. 
a) b) c) 
Figura 9.5. Princípio de funcionamento da bomba de diafragma. 
 
A cavitação é uma situação que pode ocorrer em qualquer tipo de bomba. Acontece, 
principalmente, quando a bomba está descarregando menos líquido que sua capacidade, 
devido a uma redução ou falta de fornecimento de líquido para a bomba. Elevação 
excessiva da pressão de sucção, NPSH insuficiente, ou operação a velocidades muito altas 
são causas comuns da cavitação. Erosão do metal, vibração e ruído são problemas 
provenientes da cavitação. Enquanto que uma cavitação severa é, normalmente, 
acompanhada por ruído excessivo e dano na bomba, a cavitação moderada poderia produzir 
somente uma pequena redução na eficiência da bomba e desgaste moderado de partes da 
 
 
73
bomba. As bombas de diafragma, como outras bombas, não succiona líquidos; mas sim 
reduzem a pressão na câmara de sucção, e a pressão externa, que é normalmente a 
atmosférica, empurra o líquido para dentro da bomba. Para qualquer bomba com um 
determinado tamanho de linha de sucção, a capacidade ou a máxima velocidade é fixa pelo 
NPSH do sistema. Uma bomba de diafragma pode ser particularmente vulnerável a uma 
condição de "sucção com pouco líquido", porque geralmente está bombeando uma pasta 
viscosa, carregada de sólidos. De fato, a maioria dos casos de baixas vazões pode ser 
localizado a condições de sucção com pouco líquido, devido a uma elevada energia 
potencial ou linha de sucção muito longa, ou uma combinação de ambos. 
É igualmente possível que a bomba sofra cavitação, embora a bomba possa esteja com a 
"sucção inundada". Isso pode ser devido ao fato de tentar descarregar mais do que pode ser 
puxado pela linha de sucção, que é muito longa e/ou o diâmetro é muito pequeno. Caso a 
pasta seja bastante "consistente", só será possível bombear uma quantia muito menor que a 
capacidade total da bomba. A cavitação é prejudicial ao diafragma, porque na sucção o 
diafragma está sendo puxado mecanicamente pelo eixo conectado ao diafragma 
pressurizado. Sob cavitação, as condições de escoamento são limitadas e o dano à bomba 
de diafragma duplo se limitará, provavelmente, aos diafragmas, se comparado aos 
numerosos componentes caros que se danificam em outros tipos de bombas. 
9.3.3. Bombas rotativas 
 Na Figura 9.6 pode-se observar o princípio de funcionamento das bombas rotativas. 
a) b) c) 
Figura 9.6. a) Posição 0o: O fluido escoa através do lóbulo superior. O selo é no lóbulo 
inferior. b) Posição 90o: O fluido escoa através do lóbulo inferior. O selo é no lóbulo 
superior. c) Movimento reverso: Direção reversível de rotação, reverte o fluxo. 
 
 
 
74
 Dentre as bombas rotativas, a de lóbulos é a mais amplamente usada na indústria de 
alimentos. 
 
9.4. Bombas sanitárias 
As bombas sanitárias são especificamente projetadas para manusear alimentos. 
Conseqüentemente devem preencher uma série de requisitos para serem adequadas: 
a) Altamente resistentes à corrosão 
b) Facilmente desmontáveis para limpeza 
c) Não pode bater o alimento, nem provocar a formação de espuma 
d) O sistema de lubrificação não deve contaminar o alimento 
e) O atrito entre as partes internas deve ser mínimo para não haver incorporação de 
elementos metálicos no alimento 
f) As gaxetas devem vedar perfeitamente a carcaça. 
g) O desenho mecânico das superfícies deve apresentar curvas suaves, sem espaços 
mortos, nos quais o alimento possa acumular-se 
 
Figura 9.7. Bomba de lóbulos sanitária. 
 
9.5. Condições ótimas de utilização das bombas 
Todas as bombas têm condições ótimas de utilização, ou seja, são mais adequadas 
para um determinado tipo de fluido, em uma faixa de pressão e a uma dada vazão 
volumétrica. Assim, na seleção de uma bomba adequada para um sistema deve-se 
conhecer estas características de operação. 
As bombas centrífugas são construídas de modo a fornecerem uma ampla faixa de 
vazões, desde uns poucos l/min até 3.104 l/min. As pressões de descarga podem atingir 
centenas de atmosferas. Elas trabalham com líquidos límpidos, líquidos com sólidos 
abrasivos ou ainda, com alto conteúdo de sólidos, desde que o líquido não seja muito 
viscoso (acima de 500 centi-Stokes). 
 
 
75
1 
4 3 
As bombas alternativas de pistão só podem ser utilizadas para deslocamento de 
fluidos clarificados e limpos, não podendo manusear fluidos abrasivos. São utilizadas para 
altas pressões, que somente são alcançadas para esses tipos de bombas, porém fornecem 
baixas vazões. Por outro lado, as bombas de diafragma são específicas para líquidoscorrosivos, soluções alcalinas, polpas, etc. 
As bombas rotativas são especificamente indicadas para fluidos viscosos, porém não 
abrasivos. Por isso são usadas, especialmente, com sucos concentrados, chocolate e geléias. 
9.6. Conceitos e definições 
9.6.1. Altura de projeto 
Na escolha de uma bomba para um determinado serviço, uma série de magnitudes 
deve ser calculada. Aplicando o balanço de energia mecânica a um sistema entre os pontos 
1 e 2 da Figura 9.8, tem-se que: 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 9.8. Diagrama de um sistema com bomba 
 
0ˆ
2
1
1
1
2
2
2
2 =++



++−



++ fÊWvgzPvgzP
αραρ
 
Ou ainda: 
g
W
g
Ê
g
vz
g
P
g
vz
g
P f ˆ2
1
1
1
2
2
2
2 −=+



++−



++
αραρ
 
 Na equação (9.3), cada um dos termos tem dimensão de
usual encontrar o balanço de energia expresso dessa forma em
bombas. Também é comum denominar cada um desses termos co
2
 (9.2) 
 (9.3) 
 comprimento. É bastante 
 literatura específica de 
mo alturas. Assim, P/ρ g é 
 
 
76
a altura de pressão, 2v /α g é a altura de velocidade, z é a altura de posição, - gW /ˆ− é a 
altura total a ser fornecida pela bomba e Êf/g é a altura de atrito. 
 Pode-se então definir: 
Altura na descarga: 
g
vz
g
PH
αρ
2
2
2
2
2 ++= (9.4) 
Altura na sucção: 
g
vz
g
PH
αρ
2
1
1
1
1 ++= (9.5) 
 Substituindo as expressões (9.4) e (9.5) na equação (9.3) obtém-se: 
Altura de projeto: 
g
E
HH
g
WH f
o
ˆˆ
12Pr +−=−= (9.6) 
 Portanto, a altura de projeto é o trabalho por unidade de peso de fluido que escoa. 
Este é o trabalho que efetivamente chega ao fluido, isto é, o que deve ser fornecido ao 
sistema para obter-se a vazão de projeto. 
9.6.2. Relação entre altura de projeto e vazão 
É interessante analisar como varia a altura de projeto, ou seja, o trabalho que deve 
ser fornecido ao fluido em função da vazão para diversos tipos de sistemas. Considere o 
sistema da Figura 9.9, no qual só há perdas por atrito. Aplicando o balanço de energia 
mecânica entre os pontos 1 e 2 tem-se: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 (a) (b) 
Figura 9.9. Variação da altura de projeto em função da vazão (b) para um sistema no qual 
há somente perdas por atrito. 
 
HPro
V�
 
 
77
0V�
Para sistemas como o ilustrado na Figura 9.10, no qual existe um acréscimo de 
energia potencial, o balanço de energia é: 
2
2Pr
42
ˆ




+∆==



−
D
V
D
LfzH
g
W
Fo π
�
 (9.7) 
 
 
 
 
 
 
 
 
(a) (b) 
 
Figura 9.10. Variação da altura de projeto com a vazão (b) para um sistema que tem um 
acréscimo de energia potencial. 
 
 Quando o sistema é semelhante ao da Figura 9.11, no qual há decréscimo de energia 
potencial, a relação entre altura de projeto e vazão resulta em: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 (a) (b) 
Figura 9.12. Sistema em que há redução de energia potencial (a) e curva da 
projeto em função da vazão. 
HPro
V�
HPro
altura de 
V�
 
 
78
(1) 
 
 Nesse caso, a simples ação da gravidade, sem a ajuda da bomba, fornece uma vazão 
0V� . Para obter-se vazões maiores que 0V� é necessário instalar uma bomba que forneça o 
trabalho adicional requerido e, no caso de vazões menores que 0V� deve-se extrair trabalho 
do sistema. 
9.6.3. Trabalho da bomba. Capacidade 
Define-se como altura desenvolvida pela bomba, o trabalho por unidade de peso do 
fluido, que a bomba é capaz de fornecer ao fluido, que escoa em uma determinada vazão. 
Essa altura pode ser calculada através do balanço de energia mecânica aplicado entre a 
sucção e o recalque da bomba: 
 
 
 
 
 )()()(ˆ 2
1
2
2
12
12
g
vvzz
g
PP
g
WH b
αρ
−+−+−== (9.8) 
onde: 
H= altura desenvolvida pela bomba 
bŴ = trabalho por unidade de massa fornecido pela bomba 
Na maioria dos casos, os termos de energia cinética e potencial são desprezíveis em 
relação à energia de pressão, no volume de controle considerado, entre a sucção e o 
recalque da bomba. Desta maneira: 
 )(ˆ
12
g
PP
g
WH b
ρ
−≅= (9.9) 
ou seja, a altura total desenvolvida pela bomba é proporcional à diferença de 
pressão entre a sucção e o recalque. 
O valor da altura desenvolvida pela bomba é determinado experimentalmente pelos 
fabricantes desses equipamentos e fornecido no que se denomina curva característica da 
bomba. 
(2) 
 
 
79
A vazão volumétrica de trabalho de uma bomba é denominada na bibliografia como 
capacidade da bomba e normalmente é expressa em m3/h. 
9.6.4. Ponto de operação do sistema 
Para que um sistema alcance uma determinada vazão é necessário fornecer uma 
certa altura de projeto a ele. Então, para realizar esse serviço é necessário uma bomba que 
operando nessa vazão desenvolva a altura necessária. A vazão na qual a altura de projeto é 
igual à altura desenvolvida pela bomba denomina-se ponto de operação do sistema, ou seja: 
g
W
g
W b
ˆˆ
=− (9.10) 
Na seção 9.9 analisar-se-á a determinação gráfica do ponto de operação de um 
sistema. 
9.6.5. Potência útil e potência do eixo. Eficiência 
Define-se como potência útil, a potência fornecida ao fluido na vazão mássica 
desejada: 
)ˆ(ˆ bbu WVWmgHmWútilPotência ���� ρ==== (9.11) 
Devido às perdas por atrito nos diversos componentes das bombas, fugas internas de 
líquido da zona de alta pressão à de baixa, etc., a potência que o elemento acionador 
(motor) fornece ao eixo da bomba, denominada potência no eixo ( eiŴ ) ou potência no freio, 
deve ser maior que a potência útil transmitida ao fluido. 
A relação entre a energia ou trabalho útil produzido por um sistema e o trabalho 
consumido por ele é chamado eficiência: 
consumido
u
W
WEficiência
�
�
==η (9.12) 
No caso das bombas tem-se vários tipos de eficiência: 
I. Bombas centrífugas 
(a) Eficiência da bomba ou eficiência mecânica 
(b) Eficiência elétrica 
(c) Eficiência global 
II. Bombas rotativas 
(a) Eficiência da bomba ou eficiência mecânica 
 
 
80
 
Bomba 
eW� eiW� úW�
Fluido 
pressurizado 
(b) Eficiência do redutor 
(c) Eficiência elétrica 
(d) Eficiência global 
(e) Eficiência volumétrica 
III. Bombas alternativas 
(a) Eficiência da bomba ou eficiência mecânica 
(b) Eficiência elétrica 
(c) Eficiência global 
(d) Eficiência volumétrica 
 
Determinação das eficiências: 
 
 
 
Eficiência da bomb
Eficiência elétrica: 
Eficiência global: 
Eficiência volumétr
 As eficiênc
eficiências volumét
 A eficiência
bombas pequenas e
uma eficiência mec
9.6.6. Altura de s
Motor 
elétrico
 
Potência 
elétrica 
a ou mecânica: 
 
 
ica: 
ias dos motores
ricas para as bom
 mecânica das b
 de 70 a 90 % e
ânica entre 30 e 
ucção disponíve
ei
u
mec W
W
�
�
=η 
e
ei
e W
W
�
�
=η 
e
u
emecg W
W
�
�
=⋅= ηηη 
succionadvolume
descarregavolume
v
 =η
 elétricos são altas, gera
bas de deslocamento pos
ombas de deslocamento p
m bombas maiores. As b
50% para fluidos de proce
l (NPSH) 
Potência 
no eixo
Potência
útil
 (9.13) 
 (9.14) 
 (9.15) 
o
do (9.16) 
lmente em torno de 95%. As 
itivo variam entre 90 e 100%. 
ositivo varia de 40 a 50% em 
ombas centrífugas apresentam 
sso e de até 75% para água. 
 
 
81
1 
Há um limite de pressão de vácuo que pode se atingir na sucção de uma bomba. Caso 
a bomba trabalhe abaixo desse limite, ocorrerá um fenômeno denominado cavitação. Esse 
limite existe, pois em uma determinada pressão de vácuo, dependendo da temperatura e 
volatilidade do líquido pode-se alcançar a ebulição. Assim, formam-se bolhas de vapor que 
viajam da zona de baixa pressão na bomba (sucção) até a zona de alta pressão (saída do 
impulsor). Neste ponto colapsam, produzindo fortes correntes de líquido que provocam 
erosão nas partes metálicas da bomba. Durante a cavitação gasta-se energia para acelerar o 
fluido, o que resulta em uma perdade eficiência da bomba. 
A altura de sucção disponível em um sistema, conhecida na literatura inglesa como 
NPSH (Net Positive Suction Head), é utilizada para avaliar a possibilidade de cavitação de 
uma bomba. 
NPSH define-se como: 
g
v
g
PP
NPSH sucvapsuc
αρ
2)(
+
−
= (9.17) 
onde: 
Psuc= pressão absoluta na sucção 
Pvap= pressão de vapor do líquido à temperatura de sucção 
vsuc= velocidade na sucção 
α = fator de correção de energia cinética 
 O NPSH disponível para um sistema como por exemplo o da Figura 9.13 será: 
 
 
 
 
 
g
v
g
PP
NPSH sucvap
sistema αρ
2
2 )(
+
−
= (9.18) 
 
Figura 9.13- Tanque e bomba. 
 
O balanço de energia mecânica entre os pontos 1 e 2 é: 
2 
 
 
82
0)()( 21
2
2
12
12 =++−+− →
g
Ê
g
vzz
g
PP f
αρ
 (9.19) 
 Isolando P2/ρ g na equação (9.19) e substituindo em (9.18): 
g
Ê
zz
g
PP
NPSH fvap
sistema
21
12
1 )(
)( →−−−
−
=
ρ
 (9.20) 
 Considerando a bomba, observa-se que abaixo de um certo valor de NPSH ela 
começa a cavitar. Os fabricantes fornecem este valor de NPSH requerido pela bomba, em 
função da vazão. Assim, a cavitação ocorre quando: 
NPSH disponível no sistema ≤ NPSH requerido pela bomba 
Portanto, deve-se operar o sistema a uma altura de sucção disponível maior que a 
requerida pela bomba. 
NPSH disponível no sistema > NPSH requerido pela bomba 
Pela equação (9.20) pode-se observar que o valor de NPSH em um sistema decresce 
com a altura a que se deve elevar o fluido com a temperatura, que aumenta a pressão de 
vapor no equilíbrio e com as perdas por atrito na tubulação. 
Conseqüentemente, essa condição fixa a altura de líquido que uma bomba pode 
succionar em um determinado sistema, para que não haja cavitação. 
9.7. Fatores que influenciam a escolha da bomba 
Fatores que devem ser levados em consideração na seleção de uma bomba: 
a) Vazão volumétrica do fluido a ser transferido: determina o tipo e a bomba a ser 
usada 
b) Energia a ser vencida no sistema: cinética + potencial + pressão + atrito 
c) Propriedades do fluido: alimento possui diferentes pHs e temperaturas, e vão desde 
um líquido homogêneo de baixa viscosidade a pastas e espumas com duas fases. 
- Comportamento reológico 
- Densidade 
- Natureza corrosiva ou erosiva do líquido: isso decide o material da tubulação. 
Tamanho e forma das partículas em suspensão poderia causar erosão na bomba. 
- Deformação devido ao cisalhamento: alguns alimentos podem sofrer indesejáveis 
alterações nas suas propriedades devido às forças de cisalhamento que o fluido é 
submetido na bomba. 
 
 
83
- Propriedades lubrificantes: algumas bombas não podem manusear material não-
lubrificante. 
d) Temperatura: cavitação 
e) Necessidades higiênicas: limpeza e agentes esterilizantes. 
9.8. Curvas características das bombas 
Recebem o nome de curvas características das bombas, os diagramas que os 
fabricantes fornecem aos possíveis usuários, onde estão expressos em forma de gráfico, a 
altura desenvolvida pela bomba, eficiência, potência no eixo e NPSH em função da 
capacidade da bomba (V� ). 
9.8.1. Bombas centrífugas 
9.8.1.1.Curvas características 
As bombas centrífugas fornecem uma vazão constante, sem flutuações que pode ir 
desde zero até sua capacidade máxima, variando a altura desenvolvida pela bomba. O 
fabricante também deve fornecer o NPSH da bomba. 
Na Figura 9.14 pode-se observar uma curva característica de bomba centrífuga. 
 
Figura 9.14. Curva característica de uma bomba centrífuga. 
 
 
84
A 
B 
Instalação em série 
HA 
HB 
HA+ HB 
9.8.1.2.Sistemas em série e em paralelo 
Sistema em série 
 Várias bombas podem ser operadas em série, ou seja, conectadas sucessivamente, 
em linha, com a finalidade de fornecer alturas maiores do que forneceriam individualmente. 
Operam à mesma vazão, sendo a altura fornecida igual à soma das alturas desenvolvidas 
por cada bomba. As curvas características da instalação em série são obtidas pela adição 
das alturas de cada bomba para uma determinada vazão de processo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 9.15. Curva característica de um sistema de bombas centrífugas em série 
 
 Para uma determinada vazão de trabalho tem-se: 
BAsérie HHH += (9.21) 
 A eficiência do sistema em série pode calcular-se como: 
eiBeiA
série
WW
gHV
��
�
+
=
ρη (9.22) 
onde eiBeiA WW �� e são as potências no eixo gastas nas bombas A e B respectivamente. 
Sistema em paralelo 
A adição de duas ou mais bombas em paralelo é útil nos sistemas em que se requer 
vazões variáveis. As bombas ajustam suas vazões de tal maneira que mantém constante as 
diferenças de pressão entre os pontos 1 e 2. Essas bombas devem fornecer alturas 
V�
 
 
85
Instalação em 
paralelo 
HA 
HB 
B 
AV� BV�
BA VV �� +
praticamente iguais. As curvas características de um sistema em paralelo são obtidas 
adicionando as vazões das bombas para cada altura. 
Para uma mesma altura desenvolvida pela bomba: 
BAparalelo VVV ��� += (9.23) 
 A eficiência do sistema em série pode calcular-se como: 
eiBeiA
paralelo
WW
gHV
��
�
+
=
ρ
η (9.24) 
onde eiBeiA WW �� e são as potências no eixo gastas nas bombas A e B 
respectivamente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 9.16. Curva característica de um sistema de bo
 
9.8.1.3.Influência da viscosidade 
As curvas características de uma bomba cen
obtidas para água a temperatura ambiente. Quando 
fluido, sua performance não será a mesma. Caso o 
seguintes mudanças: (1) a bomba desenvolverá m
reduzida; (3) a potência requerida no eixo aumentará. 
A
mbas centrífuga
trífuga (simila
a bomba é usa
fluido seja ma
enor altura; 
V�
s em paralelo 
res à Figura 9.14) são 
da para deslocar outro 
is viscoso ocorrerá as 
(2) a capacidade será 
 
 
86
As curvas características para fluidos de viscosidade superior ou inferior à da água 
pode ser obtida a partir das curvas para água, utilizando o gráfico da Figura 9.16. Este 
gráfico é válido para bombas centrífugas convencionais e fluidos newtonianos. 
Os dados a serem entrados são altura de projeto (head), vazão volumétrica e 
viscosidade cinemática. Os parâmetros de correção são: 
CE: Fator de correção da eficiência 
CQ: Fator de correção da vazão 
CH: Fator de correção da altura de projeto 
 
 
Figura 9.16. Diagrama para correção da viscosidade em bombas centrífugas. 
 
9.8.2. Bombas de deslocamento positivo 
9.8.2.1.Influência da viscosidade 
 
 
87
A viscosidade influencia bastante a performance das bombas de deslocamento 
positivo, em especial, nas rotativas, pois as mesmas são usadas para fluidos de média e alta 
viscosidade. Como muitas dessas bombas não tem grande capacidade de sucção, líquidos 
muito viscosos podem limitar a capacidade da bomba a altas velocidades, pois não 
conseguem fluir para dentro da carcaça suficientemente rápido para enchê-la totalmente. 
Assim, as bombas trabalham muito abaixo da sua capacidade volumétrica. Na tabela 9.1 
mostra-se a redução de velocidade aconselhada por um fornecedor para um determinado 
tipo de bomba. 
 
Tabela 9.1. Tabela de redução de velocidade de bombas rotativas com a viscosidade 
cinemática 
Viscosidade cinemática (cSt) % redução da velocidade de 
rotação 
133 2 
178 6 
222 10 
444 14 
1333 30 
2222 50 
4444 55 
6667 57 
8889 60 
 
Por exemplo, uma bomba que trabalha a 800 rpm, bombeando o fluido de 
calibração, se for utilizado no transporte de um líquido de 2222 cSt, deve ter sua velocidade 
de rotação modificada para 400 rpm. 
Com o aumento da viscosidade do líquido, o consumo de potência cresce, enquanto 
a eficiência da bomba decresce, de maneira semelhante ao que ocorre com as bombas 
centrífugas. 
	Sistema em série
	Sistema em paralelo