Relatório Bombas

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FACULDADE DE AMERICANA 
CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA 
 
 
 
 
IGOR ROVINA GAVA R.A.: 20150949 
KLEBER ANTONIO DA COSTA R.A.: 20150574 
RODRIGO FRANCISCO DO PRADO R.A.: 20150507 
ROMULO ALVES GODOI R.A.: 20150795 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO REFERENTE AO ENSAIO DE CURVA CARACTERÍSTICA DE 
BOMBA. 
 
 
 
 
 
AMERICANA 
2018 
 
 
IGOR ROVINA GAVA 
KLEBER ANTONIO DA COSTA 
RODIGO FRANCISCO DO PRADO 
ROMULO ALVES GODOI 
 
 
 
 
RELATÓRIO REFERENTE AO ENSAIO DE CURVA CARACTERÍSTICAS DE 
BOMBA. 
 
 
Trabalho de discussão e revisão dos 
resultados obtidos em aula prática sob 
orientação da Profa. Karina Klock da 
Costa. 
 
 
 
 
 
 
 
FACULDADE DE AMERICANA 
2018 
 
 
 
 
Sumário 
1. INTRODUÇÃO .................................................................................................................................. 4 
2. MATERIAIS E METODOLOGIA .......................................................................................................... 7 
2.1. MATERIAIS UTILIZADOS ............................................................................................................... 7 
2.2. MÉTODOS .................................................................................................................................... 7 
2.3. CURVA CARACTERISTICA DA BOMBA .......................................................................................... 8 
2.4. ASSOCIAÇÃO DE BOMBAS EM SÉRIE ........................................................................................... 8 
2.5. ASSOCIAÇÃO DE BOMBAS EM PARALELO ................................................................................... 8 
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO ............................................................................................................. 9 
3.1. CURVA CARACTERISTICA DAS BOMBAS 1 E 2.............................................................................. 9 
3.2. ASSOCIAÇÃO DE BOMBAS EM SÉRIE ......................................................................................... 11 
3.3. ASSOCIAÇÃO DE BOMBAS EM PARALELO ................................................................................. 13 
4. CONCLUSÃO .................................................................................................................................. 14 
REFERÊNCIAS ......................................................................................................................................... 15 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 4 
 
1. INTRODUÇÃO 
Ao iniciarmos o planejamento de qualquer projeto que contemple o 
bombeamento de fluidos nos deparamos com uma etapa de suma importância: o 
dimensionamento/escolha da bomba a ser utilizada, bem como a avaliação das 
melhores condições de desempenho deste equipamento. 
Esta avaliação é analisada com base em vários fatores, dentre os quais os mais 
destacados são a curva característica e a potência útil da bomba, pressão exercida 
pelo sistema na entrada da bomba (NPSH) e as possíveis configurações de conjunto 
de bombas que elevam o potencial efetivo do sistema. 
A curva característica de cada bomba é expressa através de um gráfico que 
relaciona a altura manométrica com a vazão do sistema, sendo submetido a uma 
velocidade de rotação constante, e tem como finalidade descrever as condições 
operacionais de uma bomba. Esta curva é obtida a partir da altura manométrica ao 
invés da pressão, pois a altura não sofre interferência da densidade do fluído. 
(MOODLE, 2018.) 
A potência útil (Wu) da bomba nada mais é do que a potência gerada pelo rotor 
que realmente é transferido para o fluido, potência essa que pode ser obtida através 
das fórmulas abaixo (1). 
𝑊̇ 𝑢 = 𝑚̇ . 𝑔. 𝐻 = 𝜌. 𝑔. 𝑄. 𝐻 (1) 
Onde “ṁ” é a vazão mássica, “g” é a gravidade, “H” é a altura manométrica, “ρ’ 
é a densidade do fluído e “Q” é a vazão volumétrica. 
Fazendo uso do valor calculado de potência útil podemos analisar o nível de 
eficiência da bomba através do cálculo de rendimento, onde este valor é relacionado 
com a potência nominal da bomba, conforme demonstrado a seguir na fórmula (2) 
η = 
W u
W elétrica
 (2) 
Este cálculo é realizado com o intuito de otimizar o processo do ponto de vista 
econômico e produtivo, sempre visando redução de custos desnecessários ou 
incrementos na produtividade da planta. (BRASILESCOLA, 2018) 
 5 
 
O estudo do NPSH se faz de suma importância, uma vez que ele indica 
possíveis ocorrências de cavitação, fenômeno este que diminui a vida útil dos 
componentes do sistema além de diminuir a eficiência do mesmo, uma vez que nestes 
casos será notada a presença de ar em meio ao fluído bombeado. Este estudo 
consiste na comparação do NPSH disponível (NPSHd) com o NPSH 
requerido(NPSHR), onde o valor do primeiro tem de ser menor que o do segundo. 
(RZR, 2018) 
Cálculo do NPSH disponível está descrito a seguir na fórmula 3: 
𝑁𝑃𝑆𝐻𝑑 =
𝑃𝐴𝑏𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑎− 𝑃𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟
ρg
 (3) 
Onde Pabsoluta se refere à pressão da atmosfera somada a pressão de sucção 
da bomba e Pvapor é definido por aproximações da fórmula de Antoine disponibilizadas 
por uma tabela que as relaciona com as faixas de temperatura. 
Em alguns casos, a utilização de apenas uma bomba não é suficiente para 
suprir as necessidades do sistema, como a altura manométrica ou a vazão, por 
exemplo. 
Nestes casos uma alternativa consideravelmente eficaz é a associação de duas 
ou mais bombas. Estas associações podem ser configuradas de duas formas, em 
série ou em paralelo, dependendo de seu objetivo. 
Figura 1: Interligação de bombas em série 
 
Nas associações em série, duas bombas são interligadas de modo que o fluído 
que é succionado pela primeira, passe também pela segunda (conforme Figura 1, lado 
esquerdo). Esta configuração tem por finalidade aumentar a altura manométrica 
alcançada pelo sistema, aumentando a pressão sem variar sua vazão. (DEMEC) 
No caso das associações em paralelo, as duas bombas succionam o fluido do 
mesmo reservatório de maneira independente, e suas saídas se somam antes de 
 6 
 
chegar ao destino final (Figura 1, lado direito). Esta configuração visa alcançar 
maiores vazões e pressões sem variações significativas na altura manométrica. 
 
 7 
 
2. MATERIAIS E METODOLOGIA 
2.1. MATERIAIS UTILIZADOS 
 Duas Bombas Centrifugas 
 Cinco Manômetros 
 Tubulações e válvulas 
 Três Rotâmetros 
 Balde 
2.2. MÉTODOS 
Para cada sistema de associação escolhido, os pontos de vazão e variação de 
pressão sucção e descarga e altura do rotâmetro foram anotadas. 
A figura 2 a seguir demonstra o posicionamento do sistema operacional 
utilizado, assim como a identificação das bombas, manômetros e rotâmetros. 
Figura 2: Bancada de associação de bombas 
 
Fonte: Roteiro de aulas práticas. 
 8 
 
2.3. CURVA CARACTERISTICA DA BOMBA 
Direcionou-se o fluxo de passagem pela bomba B1 mantendo-se as válvulas 
V1 e V3 abertas e válvulas V2, V4 e V5 fechadas, esperou-se a estabilidade do fluxo 
com preenchimento total das tubulações e rotâmetros, anotou-se as leituras de 
pressões na sucção e descarga e altura do rotâmetro. 
Repetiu-se o procedimento para a bomba B2, onde as válvulas V1, V3 e V5 
ficaram fechadas e as válvulas V2 e V4 abertas para direcionar o fluxo conforme 
desejado. 
2.4. ASSOCIAÇÃO DE BOMBAS EM SÉRIE 
Para que as bombas B1 e B2 trabalhassem em série, direcionou-se a 
passagem de entrada do fluxo com as bombas B1 e B2 ligadas, mantendo-se as 
válvulas V1, V4 e V5 abertas enquanto manteve-seas válvulas V2 e V3 fechadas, 
anotou-se as leituras de pressões na sucção e descarga e alturas dos rotâmetros. 
2.5. ASSOCIAÇÃO DE BOMBAS EM PARALELO 
Para que as bombas B1 e B2 trabalhassem em paralelo, manteve-se as 
bombas B1 e B2 ligadas, mantendo-se as válvulas V1, V2, V3 e V4 abertas e a válvula 
V5 fechada, anotou-se as leituras de pressões na sucção e descarga e alturas dos 
rotâmetros. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 9 
 
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO 
É Importante ressaltar que em anexo apresentam-se todos os resultados 
obtidos durante o desenvolvimento do teste, assim como os valores adquiridos e 
utilizados para desenvolvimento das figuras a seguir. 
3.1. CURVA CARACTERISTICA DAS BOMBAS 1 E 2 
A figura 3 a seguir demonstra a curva característica da bomba 1 e da bomba 2 
obtidas experimentalmente. 
Figura 3: Curva característica das bombas em série 
 
 
Ao observar os resultados das curvas características de ambas as bombas, 
pode-se concluir que as duas apresentaram perfis de operação extremamente 
próximos devido ao fato de serem bombas com as mesmas especificações e sistema 
de operação. 
Como esperado, a altura manométrica decai conforme a vazão aumenta. 
 Na figura 4 a seguir, pode-se observar os resultados de NPSH disponível e 
requerido para ambas as bombas. 
 
 
 
0,0000
5,0000
10,0000
15,0000
20,0000
25,0000
0,00E+00 2,00E-04 4,00E-04 6,00E-04 8,00E-04 1,00E-03 1,20E-03 1,40E-03
A
lt
u
ra
 M
an
o
m
ét
ri
ca
 (
m
)
Vazão Volumétrica (m3/s)
Bomba 2 Bomba 1
 10 
 
 
Figura 4: resultados de NPSH disponível e requerido obtidos. 
 
 
 Vale dizer que o NPSHd de ambas as bombas foi o mesmo devido a problemas 
com o manômetro localizado na sucção da bomba 2. 
 Considerando que em nenhum momento o NPSHR ultrapassou o NPSHd, fator 
essencial para que ocorra a cavitação, é possível afirmar que não houve a mesma. 
Além disso, lembrando que a leitura realizada para a maior vazão alcançou valores 
muito próximos ao NPSHd pode-se afirmar que o limite para que não ocorra a 
cavitação neste sistema foi atingido, sendo possível constatar que o limite de trabalho 
da bomba estava muito próximo. 
Sabe-se que o NPSHd é diretamente proporcional às pressões de sucção e 
descarga do sistema, ao aumentar a vazão do mesmo sua pressão teoricamente deve 
diminuir, com isso o NPSHd também tende a cair. Este fenômeno pôde ser observado 
quando as vazões começaram a ficar mais altas. 
A seguir estão apresentados graficamente os resultados de potência útil (Wu) 
e eficiência da bomba (n) em relação a vazão. Com eles é possível entende ainda 
mais sobre o funcionamento da bomba e até mesmo conseguir modelar o sistema 
para que seja obtido um rendimento maior do sistema. 
 
0,0000
1,0000
2,0000
3,0000
4,0000
5,0000
6,0000
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00
N
P
SH
 (
m
)
Vazão Volumétrica (m3/s)
NPSHD[m]
NPSHR Bomba 1
NDSHR Bomba 2
 11 
 
Figura 5: Resultados de Potência útil e eficiência da bomba em relação a vazão de 
ambas as bombas. 
 
 
 Analisando os resultados apresentados no gráfico acima conclui-se que os 
valores de eficiência e potência alcançaram seu valor máximo para este sistema em 
determinada vazão (aproximadamente 4 m3/h) ao subir ainda mais a vazão, tanto a 
potência quanto a eficiência decaíram. 
 Considerando que a eficiência máxima da bomba é de 50,6% e o sistema em 
questão atingiu em torno de 43% e com base nessa análise pode-se afirmar que a 
bomba é adequada para o sistema. 
3.2. ASSOCIAÇÃO DE BOMBAS EM SÉRIE 
A seguir, mostra-se os resultados da curva característica das bombas testadas 
trabalhando em série. 
Figura 6: Curva característica das bombas em série. 
 
0,0000
0,0797
0,1403
0,1870 0,2089
0,1719
0,0855
0,1438
0,1929
0,2225
0,1741
15,94%
28,06%
37,39%
41,77%
34,38%
17,10%
28,76%
38,58%
44,49%
34,83%
0,00E+00 2,00E-04 4,00E-04 6,00E-04 8,00E-04 1,00E-03 1,20E-03 1,40E-03 1,60E-03
Wu (Bomba 1) Wu (Bomba 2)
n (Bomba 1) n (Bomba 2)
0,0000
5,0000
10,0000
15,0000
20,0000
25,0000
30,0000
35,0000
0,0000 0,0002 0,0004 0,0006 0,0008 0,0010 0,0012 0,0014 0,0016
A
lt
u
ra
 M
an
o
m
ét
ri
ca
 (
m
)
Vazão Volumétrica (m3/s)
Bomba 1
Bomba 2
 12 
 
 É importante relembrar que o manômetro de sucção da bomba 2 estava 
apresentando falhas operacionais, porém, analisando o gráfico acima e levando em 
consideração que a bomba 2 estava em sequência com a bomba 1, ou seja, a 
descarga da bomba 1 era a alimentação da bomba 2. Pode-se perceber que ao se 
aproximar da máxima eficiência das bombas, à sua altura manométrica decai em 
relação a bomba 1. 
 A seguir está apresentado um comparativo gráfico das curvas características 
da bomba 1 e 2 em separado, versus ambas em série. 
Figura 7: Curvas características da bomba 1 e 2 em separado versus 1 e 2 em série. 
 
 Como já comentado anteriormente as curvas das bombas 1 e 2 separadas se 
sobrepõe, assim como a curva 1 em série, pois ela está realizando exatamente o 
mesmo trabalho que anteriormente. Já a bomba 2 em série, recebe o fluxo de uma 
descarga e por isso sua curva apresentou variação se comparada às outras. 
0,0000
5,0000
10,0000
15,0000
20,0000
25,0000
30,0000
35,0000
0,E+00 2,E-04 4,E-04 6,E-04 8,E-04 1,E-03 1,E-03 1,E-03
A
lt
u
ra
 M
an
o
m
ét
ri
ca
 (
m
)
Vazão Volumétrica (m3/s)
Bomba 1 Bomba 2
Bomba 1 (Série) Bomba 2 (Série)
 13 
 
3.3. ASSOCIAÇÃO DE BOMBAS EM PARALELO 
Figura 8: Curva característica das bombas 1 e 2 em paralelo
 
Observado a figura 8 é possível perceber que as bombas trabalhando em 
paralelo apresentam perfil de atuação muito similar, considerando que a vazão 
utilizada no gráfico foi a obtida no rotâmetro Q3 que é a soma das vazões de ambas 
as bombas. 
Todos os parâmetros, como eficiência, potência e pressão se mantiveram 
estatisticamente iguais para ambas as bombas. Característica essa de um sistema de 
bombas em paralelo. 
 
 
 
 
 
 
 
0,0000
5,0000
10,0000
15,0000
20,0000
25,0000
0,E+00 5,E-04 1,E-03 2,E-03 2,E-03 3,E-03 3,E-03 4,E-03
A
lt
u
ra
 M
an
o
m
ét
ri
ca
 (
m
)
Vazão Volumétrica (m3/s)
Bomba 1
Bomba 2
 14 
 
4. CONCLUSÃO 
Com base nos resultados obtidos foi possível concluir que as bombas são 
adequadas para o sistema em que estão sendo utilizadas. Quanto às bombas 1 e 2, 
ambas apresentam resultados extremamente próximos quando comparadas entre si 
em sistemas únicos. Em Série as bombas apresentaram resultados esperados devido 
ao sistema montado 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 15 
 
REFERÊNCIAS 
 
BRASILESCOLA. Brasil Escola. Disponível em 
<https://brasilescola.uol.com.br/fisica/potencia.htm>. Acesso em 29/03/2018 
DEMEC. Demec UFPR. Disponível em 
<http://ftp.demec.ufpr.br/disciplinas/TM120/APOSTILA_MH/AT087-
Aula06_ASSOC.PARALELO.PDF>. Acesso em 29/03/2018 
MOODLE. Moodle UFSC. Disponível em 
<https://moodle.ufsc.br/mod/resource/view.php?id=752373>. Acesso em 29/03/2018. 
RZR. RZR Bombas. Disponível em <http://www.rzrbombas.com.br/suporte/entenda-
o-que-e-npsh-e-como-evitar-a-cavitacao/>. Acesso em 29/03/2018 
 
V1 0 0 0 1,1 1,1 1,1 2,1 2,1 2,2
V2 0 0 0 1 1 1 2 2 2
P1 0 0 0 0 0 0 0 0 0
P2 21 21 21 21 19,5 19 18 18 18
P3 20,8 20,8 20,8 18,8 18,6 18,6 17,4 17,4 17,2
V1 0 0 0 1,2 1,2 1,2 2,1 2,2 2,2
V2 0 0 0 1 1 1 2 2 2
P1 6,5 6,5 6,5 6,5 6,56,5 6,5 6,5 6,5
P2 21,5 21,5 21,5 19,5 19,5 19,5 18,5 18 18
P3 21 21 21 18,6 18,6 18,6 17,2 17,2 17
V1 0 0 0 1,2 1,2 1,1 2,2 2,2 2,1
V2 0 0 0 1,2 1,2 1,2 2,2 2,2 2,2
V3 0 0 0 1 1 1 2 2 2
P1 0 0 0 0 0 0 0 0 0
P2 21 21 21 19,5 19,5 19 18 18 18
P3 13,5 13,5 13 13,5 13,2 13 13,5 13,2 13
P4 42,5 42,5 42,5 38,5 38 37,5 35,5 35,5 35,5
P5 >25 >25 >25 >25 >25 >25 >25 >25 >25
V1 0 0 0 0,5 0,5 0,5 1 1 1
V2 0 0 0 0,5 0,5 0,5 1 1 1
V3 0 0 0 1 1 1 2 2 2
P1 0 0 0 0 0 0 0 0 0
P2 21 21 21 20 20 20 19,5 19,5 19,5
P3 6 6 6 6 6 6 6 6 6
P4 21,2 21 21 20 20 20 19,5 19,5 19,5
P5 20,8 20,8 20,8 19,4 19,4 19,4 18,8 18,6 18,6
V1 5,5 5,6 5,6
V2 5,5 5,6 5,6
V3 10,8 11 11
P1 -1 -1 -1
P2 6,5 6 6
P3 6 6 6
P4 6,5 6 6
P5 3,4 2,8 2,8
Limite máximo
Bomba 1
Bomba 2
Em Série
Em Paralelo
V1 3,2 3,1 3,1 4,2 4,1 4,1 5,1 5,1 5,2
V2 3 3 3 4 4 4 5 5 5
P1 0 0 0 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5
P2 16 16,5 16,5 13 13,5 13,5 8,5 9 8,5
P3 15 15 15 11,4 11,8 11,6 6,2 6,4 6
V1 3,2 3,2 3,2 4,2 4,2 4,2 5,2 5,2 5,2
V2 3 3 3 4 4 4 5 5 5
P1 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5
P2 16,5 16,5 16,5 14 14 14 9 8,5 8,5
P3 15 14,8 12 12 12 12 6,2 6 6
V1 3,2 3,2 3,2 4,1 4,1 4,2 5,2 5,2 5,3
V2 3,3 3,3 3,3 4,2 4,2 4,2 5,3 5,3 5,3
V3 3 3 3 4 4 4 5 5 5
P1 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5
P2 16 16,5 16 13,5 13,5 13 9 8,5 8,5
P3 13,5 13,2 13 13,5 13,2 13 11,9 11,5 11,6
P4 31 31 31 25 25 25 14,5 13,9 14,5
P5 >25 >25 >25 23,2 23,2 23,2 12 11,2 12
V1 1,6 1,5 1,6 2,1 2,1 2,1 2,5 2,5 2,5
V2 1,5 1,5 1,5 2 2,1 2,1 2,5 2,5 2,5
V3 3 3 3 4 4 4 5 5 5
P1 0 0 0 0 0 0 0 0 0
P2 19 19 19,5 18 18 18 17,5 17,5 17,5
P3 6 6 6 6 6 6 6 6 6
P4 19 19 19 18 18 18 17,5 17,5 17,5
P5 18 18 18 17,2 17 17 16,4 16,2 16,2
Bomba 1
Bomba 2
Em Série
Em Paralelo
Bomba 1
V1 0,00 1,10 2,13 3,13 4,13 5,13
V2 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00
P1 0,00 0,00 0,00 0,00 -0,50 -0,50
P2 21,00 19,83 18,00 16,33 13,33 8,67
P3 20,80 18,67 17,33 15,00 11,60 6,20
Bomba 2
V1 0,00 1,20 2,17 3,20 4,20 5,20
V2 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00
P1 6,50 6,50 6,50 6,50 6,50 6,50
P2 21,50 19,50 18,17 16,50 14,00 8,67
P3 21,00 18,60 17,13 13,93 12,00 6,07
Série
V1 0,00 1,17 2,17 3,20 4,13 5,23
V2 0,00 1,20 2,20 3,30 4,20 5,30
V3 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00
P1 0,00 0,00 0,00 -0,50 -0,50 -0,50
P2 21,00 19,33 18,00 16,17 13,33 8,67
P3 13,33 13,23 13,23 13,23 13,23 11,67
P4 42,50 38,00 35,50 31,00 25,00 14,30
P5 >25 >25 >25 >25 23,20 11,73
Parelelo
V1 0,00 0,50 1,00 1,57 2,10 2,50 5,57
V2 0,00 0,50 1,00 1,50 2,07 2,50 5,57
V3 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 10,93
P1 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 -1,00
P2 21,00 20,00 19,50 19,17 18,00 17,50 6,17
P3 6,00 6,00 6,00 6,00 6,00 6,00 6,00
P4 21,07 20,00 19,50 19,00 18,00 17,50 6,17
P5 20,80 19,40 18,67 18,00 17,07 16,27 3,00
Média
Média
Média
Média
Bomba 1
V1 0 0 0,057735 0,057735 0,057735 0,057735
V2 0 0 0 0 0 0
P1 0 0 0 0 0 0
P2 0 1,040833 0 0,288675 0,288675 0,288675
P3 0 0,11547 0,11547 0 0,2 0,2
Bomba 2
V1 0 0 0,057735 5,44E-16 0 0
V2 0 0 0 0 0 0
P1 0 0 0 0 0 0
P2 0 0 0,288675 0 0 0,288675
P3 0 0 0,11547 1,677299 0 0,11547
Série
V1 0 0,057735 0,057735 5,44E-16 0,057735 0,057735
V2 0 0 0 5,44E-16 0 0
V3 0 0 0 0 0 0
P1 0 0 0 0 0 0
P2 0 0,288675 0 0,288675 0,288675 0,288675
P3 0,288675 0,251661 0,251661 0,251661 0,251661 0,208167
P4 0 0,5 0 0 0 0,34641
P5 0 0 0 0 0 0,46188
Parelelo
V1 0 0 0 0,057735 0 0
V2 0 0 0 0 0,057735 0
V3 0 0 0 0 0 0
P1 0 0 0 0 0 0
P2 0 0 0 0,288675 0 0
P3 0 0 0 0 0 0
P4 0,11547 0 0 0 0 0
P5 0 0 0,11547 0 0,11547 0,11547
Desvio Padão
Desvio Padão
Desvio Padão
Desvio Padão