Aula 06 17.2

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Prof. Severino Rodrigues 
de Farias Neto
Unidade Acadêmica de 
Engenharia Química
Operações Unitárias I
NPSH
09/11/2017
Cavitação
O NPSH corresponde a quantidade de energia, em termos
absolutos, existente na flange de sucção da bomba, acima
da pressão de vapor do líquido na temperatura de
bombeamento.
O qual denominaremos de NPSH disponível ou NPSHdisp ou
ainda NPSH do sistema.
. ( )
s v
disp
P P
NPSH mCL


Cavitação
s
. ( )
s v
disp
P P
NPSH mCL


22
1 2
1 ,
ˆ
2 2
s s
s f s
u pu p
gh gh E      
2
1
,
ˆ
2
s
s s f s
up
p gh E

 
    
 
2
4
s
s
Q
u
D

0 0
Catalogo de Bombas
Catalogo de Bombas
Catalogo de Bombas
Influência da viscosidade
As curvas características de uma bomba centrífuga são
obtidas para água a temperatura ambiente. Quando a
bomba é usada para deslocar outro fluido, sua performance
não será a mesma. Se o fluido é viscoso há mudanças:
(1) a bomba desenvolverá menor altura;
(2) a capacidade será reduzida;
(3) a potência requerida no eixo aumentará
Influência da viscosidade
CE - Fator de correção 
da eficiência
CQ - Fator de correção 
da vazão
CH - Fator de correção 
da altura de pressão
Relação entre a altura de 
projeto e a 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.
Relação entre a altura de 
projeto e a vazão
2 2
2 2 1 1
2 1
ˆˆ
2 2
fEu p u pW
z z
g g g g g g   
   
         
   
1 2
Relação entre a altura de 
projeto e a vazão
ˆˆ
f
proj
EW
H
g g
 
1 2
Hpro
Q
Relação entre a altura de 
projeto e a vazão
1
2
 2 1
ˆˆ
f
proj
EW
H z z
g g
   
HPro
Q
Relação entre a altura de 
projeto e a vazão
 2 1
ˆˆ
f
proj
EW
H z z
g g
   
1
2
0V
HPro
Q
Nesse caso, a simples ação da
gravidade, sem a ajuda da bomba,
fornece uma vazão Q0.
Relação entre a altura de 
projeto e a vazão
 2 1
ˆˆ
f
proj
EW
H z z
g g
   
1
2
0Q
HPro
Q
Para obter-se vazões maiores é
necessário instalar uma bomba que
forneça trabalho adicional requerido
e, no caso de vazões menores que
Q0 deve-se extrair trabalho do
sistema.
Trabalho da bomba: 
Capacidade
• É definido como sendo a altura desenvolvida pela 
bomba que 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:
Trabalho da bomba: 
Capacidade
(1)
(2)
 
   2 22 12 1
2 1
ˆˆ
f
proj
u u Ep pW
H z z
g g g g 

     
• Na maioria dos casos, os termos de energia cinética e 
potencial são desprezíveis em relação à energia de 
pressão, no volume de controle considerado. Desta 
maneira:
 2 1 ˆˆ f
proj
Ep pW
H
g g g

  
Trabalho da bomba: 
Capacidade
• Ou seja, a altura total desenvolvida pela bomba é 
proporcional à diferença de pressão entre a boca de 
recalque e a boca de sucção.
• O valor da altura desenvolvida pela bomba é 
determinado experimentalmente pelos fabricantes 
desses equipamentos e fornecido em catálogos na 
forma de curva característica da bomba. 
 2 1 ˆˆ f
proj
Ep pW
H
g g g

  
Curva característica da bomba
Curva caracte-
rística da bomba
Altura de projeto
Vazão desejada
NPSH
Ponto de 
funcionamento
Ponto de funcionamento ou 
operação da bomba
• Para que um sistema alcance uma determinada vazão é
necessário fornecer uma certa altura de pressão. 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:
ˆ ˆ
projeto bomba
proj bomba
W W
H H
g g
  
Potência útil e de eixo
• Define-se como potência útil, a potência fornecida ao 
fluido na vazão mássica desejada:
Potência útil u b bW mgH mW QW   
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 ( ) ou potência no freio, deve ser maior que a
potência útil transmitida ao fluido.
eW
Próxima aula
Eficiência
• A relação entre a energia ou trabalho útil produzido por
um sistema e o trabalho consumido por ele é chamado
eficiência:
consumido
uWEficiência
W
 
Eficiência
Eficiência da bomba
 
ou mecânica
u
mec
e
W
W
 
Potência 
elétrica
Motor 
elétrico
Bomba
Potência 
no eixo
Potência 
útil
Fluido 
pressurizado
uW
eWelW
 Eficiência elétrica eel
el
W
W
 
 Eficiência globa ug mec el
e
W
W
     
Eficiência
Observações:
• As eficiências dos motores elétricos são altas,
geralmente em torno de 95%. As eficiências
volumétricas para as bombas de deslocamento positivo
variam entre 90 e 100%.
• A eficiência mecânica das bombas de deslocamento
positivo varia de 40 a 50% em bombas pequenas e de
70 a 90% em bombas maiores.
• As bombas centrífugas apresentam uma eficiência
mecânica entre 30 e 50% para fluidos de processo e de
até 75% para água.
Ponto de funcionamento –
bombas em série
1 2sérieH H H 
_ _
série
e A e B
QgH
W W

 

Ponto de funcionamento –
bombas em série
1 2 3paraleloQ Q Q Q  
_ _
paralelo
e A e B
Q gH
W W

 

Exemplo 1
A administração de uma industria de alimentos, pediu ao
engenheiro da produção, uma proposta para instalar um
sistema de pressurização de água, para cobrir eventuais
necessidades de água em incêndios ou na falta de energia
elétrica. A idéia é tomar água de um poço subterrâneo de
40.000 litros e elevá-la à 18 m acima do nível do chão. A
capacidade do tanque elevado seria de 8.000 litros e se
encheria em uma hora.
Operações Unitárias I
UFCG-CCT-UAEQ