APOSTILA-PETROBRAS-BOMBAS

SSF – segundos
saybolt furol
1
2,56
4,30
7,40
10,3
13,1
15,7
18,2
20,6
32,1
43,2
54,0
65,0
87,60
110
132
154
176
198
220
440
660
880
1.100
2.200
cSt
centistokes
1,00
1,16
1,31
1,58
1,88
2,17
2,45
2,73
3,02
4,48
5,92
7,35
8,79
11,70
14,60
17,50
20,45
23,35
26,30
29,20
58,40
87,60
117,0
146
292
Graus Engler
CONVERSÃO DE VISCOSIDADES CINEMÁTICAS
A viscosidade cinemática (�) é a relação entre a viscosidade dinâmica
(�) e a massa específica (�).
As unidades mais usadas são: stoke (St); centistoke (cSt); e SSU:
Na lubrificação das bombas da Petrobras é comum utilizar o óleo Mar-
brax TR-68, que possui uma viscosidade de 63,9cST a 40o e de 8,64cST a
100oC.
A conversão pode ser feita por:
P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O
Manutenção e Reparo de Bombas5454
Pense e AnotePense e Anote
PROBLEMA 28
� (cSt) = � (cP)
densidade
= 900
0,9
= 1.000
FIGURA 23
� (cSt) = � (cP)
� (g/cm3)
=
� (cP)
densidade
PRESSÃO DE VAPOR
Fase vapor
Fase líquida
Manômetro
Termômetro
A viscosidade cinemática é bem mais utilizada no estudo de bombas
do que a dinâmica.
Podemos converter a viscosidade dinâmica em centistokes para visco-
sidade cinemática em centipoise, usando a fórmula:
Qual seria a viscosidade em centistokes de um óleo cuja densidade é de 0,9
e a viscosidade dinâmica de 900cP?
Pressão de vapor
Para cada temperatura de um líquido, existirá uma pressão na qual tere-
mos um equilíbrio entre as fases vapor e líquida. Então, dizemos que o
líquido se encontra saturado. À pressão exercida nas paredes do recipi-
ente pela fase vapor denominamos pressão do vapor deste líquido para
esta temperatura.
Suponhamos um vaso com um líquido volátil, como GLP ou gasolina.
A pressão de vapor é a pressão medida na fase gasosa e é expressa em
valores de pressão absoluta. A pressão de vapor aumenta com o aumento
de temperatura.
Pv = Pman + Patm
P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O
Manutenção e Reparo de Bombas 5555
Pe
ns
e 
e A
no
te
Pe
ns
e 
e A
no
te
FIGURA 24
Líquido Curva da
pressão
de vapor
Temperatura (oC)
PV1
T1
Vapor
Temperatura (oC)
Pressão
absoluta
FIGURA 25
Pressão absoluta (bar)
1. Acetona
2. Álcool etílico
3. Ácido fórmico
4. Amônia
5. Anilina
6. Etano
7.
8. Etileno
9. Etileno glicol
10. Gasolina
11. Benzeno
12. Clorobenzeno
13. Dietil-éter
14. Difenil
15. Downtherm A
16. Ácido Acético
17. Glicerina
18. Isobutano
19. Hexano
20. Querosene
21. Álcool metílico
22. Naftaleno
23. Propano
24. Propileno
25. Tolueno
26. Água
CURVA DA PRESSÃO DE VAPOR
PRESSÃO DE VAPOR EM FUNÇÃO DA TEMPERATURA
Para uma dada temperatura T1, se a pressão do fluido for superior à
pressão de vapor PV1, o fluido estará na fase líquida. Se a pressão for infe-
rior, estará na fase vapor.
Para uma pressão de vapor PV1, se a temperatura for inferior a T1, o flui-
do estará na fase líquida. Se a temperatura for maior, estará na fase vapor.
A pressão de vapor é sempre expressa em valores absolutos como, por
exemplo, 4,6kg/cm2A.
P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O
Manutenção e Reparo de Bombas5656
Pense e
Anote
Pense e
Anote
PROBLEMA 29
�
� =
Energia cedida
Energia recebida
�
Qual a pressão de vapor do propano na temperatura de 60oC?
Na Figura 25, o propano corresponde à linha 23. Entrando no eixo de tem-
peratura com 60oC e seguindo até a linha 23, temos 20barA.
Ao nível do mar, se colocarmos uma panela aberta com água no fo-
gão e começarmos a aquecê-la, a pressão de vapor subirá com a tempe-
ratura da água até atingir a pressão reinante no ambiente que, nesse caso,
é a pressão atmosférica (1,033kgf/cm2A). Nesse momento, a água come-
çará a vaporizar (ferver). Nessa pressão, a temperatura da água será de
100oC. A temperatura não ultrapassará esse valor por mais que aumen-
temos a chama do fogão. Isso porque a pressão que está reinando sobre
a panela, no caso, a pressão atmosférica, não se modificará. Caso quei-
ramos cozinhar mais rapidamente o alimento, teremos de aumentar a
temperatura da água, e isso só será possível se aumentarmos a pressão
no interior da panela, ou seja, fazendo com que a pressão de vapor au-
mente. Este é o princípio da panela de pressão, a qual possui uma válvu-
la de segurança, que só permite o escape dos vapores da água após atin-
gir uma certa pressão.
Para cozinhar com água a 150ºC, a pressão da panela teria de ser de
aproximadamente 5barA (ver valor aproximado na Figura 25 – curva 26 –
o valor correto é de 4,76barA), ou seja, cerca de 4barM. Para cozinhar com
200oC, seria necessário 15,55barA. Essas pressões correspondem às pres-
sões de vapor da água para as temperaturas citadas.
Alguns líquidos, como o propano, possuem a pressão de vapor na tem-
peratura ambiente superior à pressão atmosférica. Por isso, se colocarmos
propano num vaso aberto, ele irá vaporizar-se.
 Quando estamos bombeando, precisamos que o líquido esteja sem-
pre numa pressão acima da pressão de vapor para evitar que haja vapori-
zação no interior da bomba, fenômeno que é conhecido como cavitação e
que veremos com mais detalhes na parte em que falaremos de bombas.
Rendimento
Rendimento de uma máquina é a relação entre as energias recebidas e
cedidas por essa máquina. No caso de uma bomba, a energia é recebida
através do eixo de acionamento. A energia é cedida ao líquido pelo impe-
lidor, sob a forma de pressão e de velocidade.
P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O
Manutenção e Reparo de Bombas 5757
Pe
ns
e 
e A
no
te
Pe
ns
e 
e A
no
te
PROBLEMA 30
1
 Vazão na seção 2 = v2 x A2Vazão na seção 1 = v1 x A1
 v1 x A1 = v2 x A2
FIGURA 26
2
Q1
Q1 = Q2 = V1 x A1 = V2 x A2
v1 = v2 x
A2
A1
v1 = v2 x
D2
D1
( )
2
a
ESCOAMENTO DE UM LÍQUIDO NUMA TUBULAÇÃO
Q2
Qual seria o rendimento de uma bomba cujo motor entrega 40hp no eixo e a
bomba cede ao líquido 20hp?
Nesse caso, a bomba estaria transformando em calor, por atrito e por
outras ineficiências, metade da energia recebida.
Equação da continuidade
Considerando um fluido como incompressível, pelo esquema da Figura
26, podemos afirmar que, desde que não tenhamos nenhuma saída ou
entrada de líquido entre as seções 1 e 2, a vazão Q
1 
na seção 1 é igual à
vazão Q
2 
na seção 2.
Como a vazão é o produto da velocidade pela área, teremos:
Como as vazões são iguais nas duas seções, teremos:
= 0,50 ou 50%
20
40
Energia cedida
Energia recebida� = =
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Pense e
Anote
Pense e
Anote
Área interna do tubo 4"shd 40’→→→→→ A2 = 82,1cm
2
 6"sch 40’→→→→→ A1= 186,4cm
2
v1 = v2 x
A2
A1
= 3 x
82,1
186,4
= 1,32m/s
onde:
v1 = Velocidade média de escoamento na seção 1.
v2 = Velocidade média de escoamento na seção 2.
D1 = Diâmetro interno da tubulação na seção 1.
D2 = Diâmetro interno da tubulação na seção 2.
Dobrando a área de uma seção da tubulação,
a velocidade média cairá para a metade. Se do-
brarmos o diâmetro, a área aumenta quatro ve-
zes e a velocidade média cairá para 1/4.
Temos uma velocidade média de escoamento de 3m/s numa tubulação de
4"sch 40. Qual será a velocidade de escoamento num outro trecho da linha
com tubo de 6"sch 40?
Da tabela de tubos (ver Tabela 18) tiramos:
Teorema de Bernouille
Um fluido escoando numa tubulação possui três formas de energia:
Energia potencial ou de altura.
Energia de pressão.
Energia de velocidade ou cinética.
A energia potencial é a que temos quando