Aula 10 14 Hidraulica

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Sistema de 
elevação:BOMBAS 
Professor: Engo. Civil MSc. Franklim Rabelo 
Instalação de Bombeamento Típica 
 
Classificação das Máquinas 
Geratrizes ou Bombas 
• máquinas operatrizes hidráulicas, porque realizam um 
trabalho útil específico ao deslocarem um líquido. O modo pelo 
qual é feita a transformação do trabalho em energia hidráulica 
e o recurso para cedê-la ao líquido aumentando sua pressão 
e/ou sua velocidade permitem classificar as bombas em dois 
grandes grupos apresentados pelo “Hydraulic Institute”. 
 
• Bombas de deslocamento positivo, hidrostáticas ou 
volumógenas (volumétricas); 
• Turbobombas chamadas também hidrodinâmicas ou 
rotodinâmicas ou simplesmente dinâmicas. 
 
Bombas de deslocamento positivo, hidrostáticas ou 
volumógenas (volumétricas); 
Esquema de bomba de êmbolo e de engrenagem. 
Bombas Centrífugas 
(Turbobombas) 
• Bombas rotodinâmicas e kinetic pumps pelo Hydraulic 
Institute, são caracterizadas por possuírem um órgão rotatório 
dotado de pás, chamado rotor, que exerce sobre o líquido 
forças que resultam da aceleração que lhe imprime. 
 
Bomba centrífuga pura ou 
radial 
• Este tipo de bomba hidráulica é o mais usado no mundo, 
principalmente para o transporte de água. 
Classificação segundo o número de 
rotores empregados: 
• Bombas centrífugas de simples estágio 
Esquema de instalação com bomba centrífuga 
de simples estágio. 
 
Bombas de múltiplos estágios 
BOMBAS CENTRÍFUGAS 
• Grandezas características 
• Uma bomba destina-se a elevar um volume de fluido a 
uma determinada altura, em um certo intervalo de 
tempo, consumindo energia para desenvolver este 
trabalho e para seu próprio movimento, implicando, pois, 
em um rendimento característico. Estas, então, são as 
chamadas grandezas características das bombas, isto é: 
• Vazão Q, 
• Altura manométrica H, 
• Rendimento h e 
• Potência P. 
 
 
Altura manométrica ou Carga - H 
 
• Altura manométrica de uma bomba é a carga total de elevação que 
a bomba trabalha. É dada pela expressão 
• H = hs + hfs + hr + hfr + 
+ vr
2/2g 
• onde: 
• H = altura manométrica total; 
hs= altura estática de sucção; 
hfs= perda de carga na sucção (inclusive NPSHr); 
hr = altura estática de recalque; 
hfr = perda de carga na linha do recalque; 
vr
2/2g = parcela de energia cinética no recalque (normalmente 
desprezível em virtude das aproximações feitas no cálculo da 
potência dos conjuntos elevatórios ). 
 
Rendimentos 
• Rendimentos da bomba - hb 
 
• A relação entre a energia útil, ou seja, aproveitada pelo fluido 
para seu escoamento fora da bomba (que resulta na potência 
útil) e a energia cedida pelo rotor é denominada de 
rendimento hidráulico interno da bomba. 
• A relação entre a energia cedida ao rotor e a recebida pelo 
eixo da bomba é denominada de rendimento mecânico da 
bomba. 
• A relação entre a energia útil, ou seja, aproveitada pelo fluido 
para seu escoamento fora da bomba (potência útil) e a energia 
inicialmente cedida ao eixo da bomba é denominada 
rendimento hidráulico total da bomba e é simbolizada por hb 
Potência solicitada pela bomba 
- Pb 
• Denomina-se de potência motriz (também chamada de 
potência do conjunto motor-bomba) a potência fornecida pelo 
motor para que a bomba eleve uma vazão Q a uma altura H. 
Nestes termos temos: 
• Pb= (γ . Q . H) / h). , 
onde 
• Pb = potência em Kg . m/s, 
γ = peso específico do líquido. 
Q = vazão em m3/s, 
H = altura manométrica, 
h = rendimento total da bomba ( = hb.hm ). 
• Fonte: Técnica de abastecimento e tratamento de água.2 ed. Rev. Vol.1, São 
Paulo,CETESB,1976. 
 
• Se quisermos expressar em cavalos-vapor - CV (unidade alemã) 
• Pb = (γ . Q . H) / (75 . h) , 
• 
• ou em horse-power - HP (unidade inglesa- Horse Power) 
 
Pb = (γ . Q . H) / (76 . h). 
 
• Nota: Embora sendo 1 CV » 0,986HP, esta diferença não é tão significativa, pois 
a folga final dada ao motor e o arredondamento para valores comerciais de 
potência praticamente anulam a preocupação de se trabalhar com CV ou HP. 
Como γ (peso específico ) é aproximadamente igual 1000 Kg/m3 para água, 
então podemos empregar : 
• Pb = (Q . H) / (75 . h) , 
• para Q em litros por segundo; H (altura manométrica ou Hman) em metros e h é 
a eficiência do conjunto moto-bomba em percentagem. 
• 1 C.V. (Cavalo Vapor) = 736 W = 75 kg* . m/s 
• Fonte: Técnica de abastecimento e tratamento de água.2 ed. Rev. Vol.1, São 
Paulo,CETESB,1976. 
 
 
Exercício 1 
• Determinar a potência absorvida por uma 
bomba centrífuga, destinada a elevar a 
vazão de 50 L/s a uma altura 
manométrica(Hman) de 65 m admitindo 
que a mesma tenha, nessas condições, 
uma eficiência(h) de 73 %(0,73). 
 
 
• Fonte: Técnica de abastecimento e tratamento de água.2 ed. Rev. Vol.1, São 
Paulo,CETESB,1976. 
 
 
 
 
Resposta 
• P = 50 x 65 / 75 x 0,73 = 59,5 CV 
 
• As fórmulas seguintes estabelecer para determinada bomba, 
relações entre a velocidade de rotação e vazão, a altura 
manométrica e a potência absorvida. 
• Q1/Q2 = n1/n2 
 
• Hman1/Hman2 = (n1/n2)2 
 
• P1/P2=(n1/n2) 
Exercício 2 
• A bomba centrífuga do exercício anterior opera 
nas condições indicadas a 1.450 rotações por 
minuto. Quais seriam as alterações de vazão, 
altura manométrica e potência absorvida se essa 
mesma bomba passasse a funcionar a 1.750 
rpm? 
 
 
 
• Fonte: Técnica de abastecimento e tratamento de água.2 ed. Rev. Vol.1, São 
Paulo,CETESB,1976. 
 
 
• Q2 = (n2/n1) . Q1= (1750/1450). 50 L/s = 1,2 X 50 = 60 L/s 
 
• Hman2 = (n2/n1)2 X Hman1 = (1,2)2 X 68 m = 98 m 
 
• P2 = (n2/n1)3 X P1 = (1,2)3 X 65 = 112 CV 
 
Problemas com bombas: cavitação 
• O fenômeno da cavitação é um problema que ocorre quando 
a pressão da água em qualquer parte da tubulação de 
bombeamento diminui significativamente abaixo da pressão 
atmosférica. Isso acontece, geralmente, próximo das pontas 
das palhetas do impulsor da bomba, onde a velocidade é 
muito alta. Nessa região grande parte da energia de pressão é 
transformada em energia cinética. 
• O valor da altura total de sucção (Hs) deve ser mantido dentro 
do limite de modo que a pressão em todas as localizações da 
bomba esteja sempre acima da pressão de vapor da água; 
caso contrário a água evaporará e ocorrerá cavitação. 
• A água evaporada forma pequenas bolhas de vapor no fluxo 
que estouram quando chegam a área de maior pressão na 
bomba, provando o desgaste precoce da bomba. 
• Para evitar a cavitação, a bomba deve ser colocada em uma posição 
na qual a altura total de sucção (Hs) seja menor do que a diferença 
entre a altura atmosférica (Pressão atmosférica) e a altura da 
pressão de vapor da água, ou seja: 
• Hs< (
𝑃𝑎𝑡𝑚
γ
− 𝑃𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟/γ) 
• A velocidade máxima perto da ponta das palhetas do impulsor não 
é passível de medição pelos usuários das bombas. Assim, os 
fabricantes costumar disponibilizar um valor conhecido 
comercialmente como “ Saldo Positivo da Carga na 
Sucção”(NPSH,em inglês,Net Positive Suction Head) ou H’s que 
representa a queda de pressão entre o centro das palhetas e a 
extremidade das mesmas. 
• NPSH = (patm – pv) –H man.suc. (NPSHdisponível) 
• Onde: p atm= pressão atmosférica; pv= pressão de vapor; Hman.suc.=altura manométrica sucção 
• Os valores da pressão atmosférica e da pressão de vapor são 
função da altitude e da temperatura local. Os fabricantes 
conhecem o valor dos NPSH requerido de suas bombas e às 
fornecem em seus gráficos. 
• Concluindo: o NPSH disponível >= NPSH requerido é uma 
condição para que a bomba funcione normalmente, sem 
problemas de cavitação. Isso significa limitar a altura 
geométrica de sucção ou reduzir a perda de carga na 
tubulação, que pode ser conseguida aumentando-se o 
diâmetro na tubulação de sucção ou realizando as duas 
propostas ao mesmo 
 
• Fonte: Técnica de abastecimento e tratamento de água.2 ed. Rev. Vol.1, São 
Paulo,CETESB,1976.