Relatório sobre associação de Bombas

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Universidade do Grande Rio - “Prof. José de Souza Herdy” 
Unigranrio - Engenharia Química 
 
 
 
 
 
Amanda Telles - 5900955 
Julia Rodrigues – 5900948 
Matheus Zampillis - 5900922 
Milena Rodrigues – 5900932 
Victor Gomes -5900961 
 
 
 
 
 
Prática de bombas em série e em paralelo 
 
 
 
 
 
 
 
Duque de Caxias – RJ 
2020 
 
RELATÓRIO DE LABORATÓRIO DE ENGENHARIA 
 
 
 
 
 
Prática de bombas em série e em paralelo 
 
 
 
 
Relatório de Laboratório de Engenharia 
da Universidade do Grande Rio – “Prof. José 
de Souza Herdy” como parte dos requisitos 
necessários para a obtenção do grau de Ba- 
charel em Engenharia Química. 
 
 
 
 
Orientador: Marlon Demauir 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Duque de Caxias 
2020 
 
Sumário 
1. Objetivo ......................................................................................................... 4 
2. Introdução ...................................................................................................... 5 
3. Revisão Bibliográfica ..................................................................................... 6 
3.1. Bombas em série .................................................................................... 7 
3.2. Bombas em Paralelo ............................................................................... 7 
4. Materiais Utilizados ........................................................................................ 9 
5. Procedimento Experimental ......................................................................... 10 
5.1 Descrição do equipamento ....................................................................... 10 
5.2 Prática experimental ................................................................................. 10 
6. Conclusão .................................................................................................... 12 
7. Bibliografia ................................................................................................... 13 
 
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1. Objetivo 
 Analisar a diferença de energias potenciais e energias cinéticas para as bombas 
em série e paralelo. 
 
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2. Introdução 
O desenvolvimento do presente trabalho “associação de bombas em série e em 
paralelo” foi motivado na recomendação explícita da cadeira “Operações unitárias I” que, 
em seu currículo estabelece que uma das fases para entendimento efetivo do 
conhecimento ofertado da referida cadeira é o entendimento conceitual e prático da 
utilização das bombas em série e em paralelo. Assim, no contexto mais objetivo o 
trabalho descreve a utilização dessas associações que podem ser de uso irrestrito na 
indústria, águas e esgotos, bem como acadêmica. 
Com o avanço tecnológico empregado em sistemas hídricos, entende-se a 
necessidade de projetos de instalações cada vez mais eficiente e de melhor 
desempenho, para suprir a demanda de forma otimizada. (Denículo, 1993) 
Em inúmeras aplicações (água, esgoto, industrial, acadêmica) a vazão e a altura 
manométrica pode não ser alcançada pelas características de uma bomba. Entretanto, 
podem-se utilizar as associações em paralelo ou em série, na maioria das vezes, 
utilizando bombas com deslocamento positivo ou bomba centrífuga. 
Segundo Henn (2006), as máquinas de fluidos são largamente utilizadas no 
transposte de fluidos e sólidos, aproveitando a energia contida neles com o intuito de 
gerar ou acumular energia, é utilizado em sistemas químicos e físicos nos quais se 
necessita do controle da pressão para o funcionamento adequado. As bombas 
centrífugas são exemplos disso. Brasil (2013) as classificas como máquinas de fluxos 
geradoras, que possuem o objetivo de transformar o trabalho mecânico externo em 
energia hidráulica, adicionando energia ao fluido nas formas potencial e cinética, 
realizando assim um trabalho útil específico ao deslocar este. 
No caso das bombas associadas em série é mais recomendável quando se tem 
altura manométrica elevada podendo não ser alcançada com uma única bomba. Essa 
associação é comumente utilizada no caso de o valor da referida altura manométrica 
ultrapassar valores alcançados por bombas de múltiplo estágio. Para instalação dessa 
associação em série é feita na ligação do recalque de uma bomba na sucção da 
seguinte, assim o fluido receberá energia das bombas dessa associação. 
Já para a execução de altas vazões é aconselhável à associação de bombas 
paralelas. Sendo consideradas duas bombas iguais em funcionamento, nesse caso com 
rotações iguais, sua a curva pode ser caracterizada somando-se as vazões de cada 
bomba correspondente a um mesmo valor de carga qualquer. 
 
6 
3. Revisão Bibliográfica 
A bomba centrífuga surgiu na Alemanha em 1890, e logo foi patenteada, nesse 
período houve ascenção industrial e muitas empresas nesse ramo foram fundadas. 
Contudo, só após a segunda guerra, em 1948, a indústria ganhou novo um novo start na 
Europa, foi então que surgiram bombas mais sofiscadas que ofereciam mais segurança, 
além de possibilitar maior limpeza e melhor ambiente nas instalações industriais. (KSB, 
2014) 
 A bomba centrífuga possui em sua estrutura duas partes que se destacam e pode 
ser facilmente localizada na Figura 1, são eles: o rotor, que está em contato direto com o 
eixo motriz, e a carapaça, revestimento da bomba. 
 
Figura 1 – Carapaça de bomba centrífuga com voluta 
Fonte: Site Propeq (2019) 
 
O rotor ou impulsor possui palhetas e laminas que auxiliam no escoamento do 
fluido. A velocidade de rotação dele, rotor, faz a energia do motor ser convertida em 
energia cinética, que por sua vez gera dois tipos distintos de pressões, alta e baixa, a 
alta pressão localiza-se ao redor do eixo motriz, já a baixa no centro motriz, que permite 
a sucção do fluido até a bomba. 
A partir dessa rotação o fluido ganha energia cinética, que mais tarde será 
convertida em pressão ao ser impulsionado para carapaça do tipo voluta. Por isso, 
quando o líquido atinge a saída da bomba ele atinge velocidade suficiente para o 
escoamento do fluido de maneira equilibrada a pressão que age como atrito. (Propeq, 
2019) 
Com a expansão das indústrias petroquímicas, nos anos 60, houve uma pressão 
para que os fabricantes oferecessem bombas mais detalhadas, completas e versáteis. 
Deste modo, apareceram as primeiras produções em série e paralelo. (KBS, 2014) 
 
 
7 
3.1. Bombas em série 
Este sistema recebe este nome, pois a disposição bombas fica uma ao “lado” da 
outra como é representado na Figura 2 
Figura 2 – Associação de bombas em série 
 
 
Fonte: Própria (2020) 
Ele, sistema, é comumente utilizado quando há variação de altura manométrica 
de elevação, como representado na Eq. 1, as principais características desses sistemas 
são: Não há alteração na vazão, como representado em Eq. 2, a altura manométrica do 
fluido aumenta quando passa pelo equipamento. 
𝐻 = 𝐻 + 𝐻 + ⋯ + 𝐻 Eq.1 
𝑄 = 𝑄 = 𝑄 = ⋯ = 𝑄 Eq. 2 
 Dessa maneira, pode-se admitir que duas ou mais bombas associadas em série, 
para a mesma vazão, a carga manométrica do sistema será a soma das cargas 
manométricas de cada bomba que constitui o sistema. Sendo assim, é possível obter 
uma curva dessa associação uma vez que essas alturas manométricas totais sejam 
somadas. (Andrade, 2019) 
3.2. Bombas em Paralelo 
Como o próprio já diz este sistema é denominado assim, pois a disposição 
bombas fica uma paralela a outra como é representado na Figura 3 
Figura 3 – Associação de bombas em paralelo 
 
 
 
 
 Fonte: Própria (2020) 
 
Esse sistema é comumente utilizado quando há necessidade de grande oscilação 
na vazão, como representado em Eq. 5, as principais características desses sistemas 
são: Não há alteração na altura manométrica, como representado em Eq. 4, e há 
aumento de pressão 
 
𝐻 = 𝐻 = 𝐻 = ⋯ = 𝐻Eq.4 
𝑄 = 𝑄 + 𝑄 + ⋯ + 𝑄 Eq. 5 
 
 
 BA Ba 
 BA 
 Ba 
8 
 Um ponto positivo do sistema de bombas em paralelo é que se houver falha em 
alguma bomba constituinte o funcionamento não sofrerá interrupção completa apenas 
redução da vazão a qual o sistema bombeia. Além disso, na associação em paralelo há 
possibilidade de flexibilizar o sistema, ao que se refere à operação, isto é, o sistema 
permite adição e retirada de bombas de maneira que não ocorra queda na vazão. 
(Andrade, 2019) 
A fim de entender o rendimento, é necessário saber que a potência consumida na 
associação é igual a soma de todas as potências individuais para qualquer associação, 
série ou paralelo, para entender melhor esse conceito a Eq. 6 demonstra o cálculo 
dessas potências 
.( ) =
. +
. 
 Eq. 6 
Na associação em série a vazão das bombas é igual à da associação. O seu 
rendimento tornar-se-á explicito quando observar a Eq. 7 com exemplificação de duas 
bombas. 
𝑛 =
 
 Eq.7 
Na associação em paralelo a altura manométrica das bombas é igual à da 
associação. O seu rendimento tornar-se-á explicito quando observar a Eq. 8 com 
exemplificação de duas bombas. 
𝑛 =
 
 Eq. 8 
 
9 
4. Materiais Utilizados 
 
 Fita métrica 
 Béquer 1L 
 Cronômetro 
 Proveta 1L 
 
 
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5. Procedimento Experimental 
O experimento experimental foi feito no laboratório de engenharia da 
UNIGRANRIO pelo professor Marlon Demauir, sendo feito uma análise minuciosa de 
cada etapa a fim de realizar este relatório técnico. 
5.1 Descrição do equipamento 
A configuração do sistema para o experimento de bombas em serie ou em paralelo 
pode ser usinada em acrílico, para melhor visualização. 
Neste subitem são apresentadas as partes integrantes do aparato que proporcionará 
a avaliação do sistema de bombas. 
• Tanque pulmão: É dotado do fluído que alimentará todo o processo, sendo o 
fluido reutilizado, pois sai do tanque pulmão recircula pelo sistema e é despejado 
novamente no tanque pulmão; 
• Bomba 1 e 2: São utilizadas para trabalhar a manipulação do sistema em série ou 
em paralelo. 
• Válvulas verdes: Controla a vazão. Liga-se ao sistema com uma tubulação em 
sua extremidade responsável por despejar o fluido no tanque pulmão. 
• Válvulas amarelas: Também usada para manipular o sistema, dotando ele como 
em série ou parelo. 
• Válvula branca: Pode utilizar como controle de vazão geral do sistema. 
• Tubulação solta reta: Utilizada para substituir todo o aparato de vazão e ser feita a 
vazão manual do equipamento. 
• Tubo comprido transparente: Da a sensação da energia potencial da bomba, em 
série ou em paralelo. 
• Rotâmetro: Equipamento que serve para medir a vazão (L/min). 
5.2 Prática experimental 
Para iniciar o experimento fez-se necessário observar a voltagem do sistema 
versus a voltagem disponibilizada na tomada, energizando sistema. 
Feito isso, iniciou-se com a configuração em paralelo, por este motivo, foi ligado 
as duas bombas juntas, pois esse processo acontece simultaneamente. 
Iniciando, a bomba 1 (B1) puxou o fluído do tanque pulmão, passando pela 
primeira válvula verde (VV1), logo ela tem que está toda aberta para a circulação do 
fluído. O mesmo vai passar em um parte da tubulação em formato de “T”, como a B1 
está ligada, a sucção não vai permitir que o fluído suba, ele seguirá em frente, passará 
pela B1 e logo após pela primeira válvula amarela (Va1), ela tem que está aberta. A partir 
disso, o fluído seguirá seu fluxo normal. 
Na bomba 2 (B2) é a mesma situação, puxou o fluído do tanque pulmão, 
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passando pela segunda válvula verde(Vv2), logo ela terá que está aberta. O fluído passa 
pela B2 e antes da segunda válvula amarela (Va2) tem uma conexão em formato de “T”, 
então o fluxo tende a se dividirnessa região. Como nesse primeiro momento foi feito a 
configuração em pararelo, é necessário fechar a terceira válvula amarela (Vv3) para que 
o fluído não se divida. Logo a Va2 tem que está aberta para que o fluxo dê continuidade e 
ir em encontro ao fluxo da B1. Como dito incialmente, esse processo acontece 
simultaneamente, por isso o fluxo da B1 vai de encontro a B2. 
Sempre que é feito um experimento de fluídos deve-se observar se está com 
bolhas no aparato. E durante esse processo foi notado que tinha ar na medição de 
altura, para solucionar e ter uma precisão maior no resultado, foi desligado a B2 e em 
seguida ligado novamente, assim o tubo é preenchido de fluído resolvendo esse 
pequeno problema. A vazão desse sistema em configuração paralela deu 
aproximadamente 18 L/min e altura 10 cm aproximadamente. Lembrando que esse 
resultado é baseado no que foi feito pelo professor. 
Após esse processo, foram desligadas todas as duas bombas para todo líquido 
sair da tubulação, voltar para o tanque pulmão e deu inicio a configuração em série. 
No equipamento utilizado só é possível fazer essa configuração começando pela 
B2. Logo, o fluído sairá do tanque pulmão, com a Vv2 aberta ele seguirá passando pela 
B2. É necessário está com a Va2 fechada para que o fluído não dê a continuidade, 
consequentemente a Va3 terá que está aberta. Após terá uma divisão de corrente, para 
que o fluído não volte para o tanque, a Vv1 tem que está fechada, com isso, ele passa 
pela B1 e segue seu caminho com a Va1 aberta. 
Nesse caso, como iniciou o processo pela B2, quando foi ligado o equipamento a 
primeira bomba a ser ligada é a B2, pois do contrário irá gerar uma pressão no sistema. 
Foi observado que a velocidade desse fluído é mais alta que a configuração em 
paralelo, justamente por ter passado por 2 bombas. Sua altura foi de aproximadamente 
15 cm e vazãode 20 L/min. Lembrando que esse resultado é baseado no que foi feito 
pelo professor. 
Se o objetivo do relatório fosse fazer gráficos com informações obtidas no 
processo, poderia mudar a vazão final, para isso acontecer basta regular pela válvula 
branca (VB), ela iria alterar a velocidade do fluído. 
 
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6. Conclusão 
Conclui-se que o experimento aponta que a prática de bombas paralelas e em 
serie são feitas para um entendimento de como funciona o sistema, uma vez que é de 
fácil manuseio e percepção do aluno. Onde as bombas em série tem ganho de 
velocidade e a vazão correspondente a de uma bomba, mas sua energia potencial são 
de duas bombas, ou seja, a soma das duas. Já as bombas em parabelo tem dobro de 
vazão, mas a mesma energia potencial de uma bomba só. 
 
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7. Bibliografia 
 
KBS. Sabia que ... a 1ª patente duma bomba centrífuga é de 1890?. 2014. 
Disponível em: <https://www.ksb.com/ksb-pt/Informacoes_tecnicas-
noticias_ch/Arquivo/2014-info-tecnicas-e-noticias/sabia-que-----1a-patente-de-
bomba/177370/#:~:text=A%20primeira%20patente%20de%20uma,foram%20fundadas%
20muitas%20empresas%20industriais>. Acesso em: 22 de Setembro de 2020. 
PROPEQ. Como funciona uma bomba centrífuga?. 22 de Novembro de 2019. 
Disponível em: <https://propeq.com/post/como-funciona-uma-bomba-
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yXK1UVOV25CimJT3RYeLT_xoC-Z8QAvD_BwE>. Acesso em: 20 de Setembro de 
2020 
GOMES, Marcio Rodrigues; ANDRADE, Marcos; FERRAZ, Fábio. Apostila de 
hidráulica. Santo Amaro-BA: Centro Federal de Educação Tecnológica da Bahia, p. 
11-28, 2008. 
ANDRADE. Aula 08 - Associação de Bombas Centrífugas. Universidade 
Federal do Paraná. 2019 Acessado em: 
<http://ftp.demec.ufpr.br/disciplinas/TM120/APOSTILA_MH/AT087-
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BRASIL, Alex N. Hidráulica Básica e Máquinas de Fluxo. Faculdade de 
Engenharia Universidade de Itaúna, 2013. 
DENÍCULI, W. Bombas hidráulicas. Viçosa: UFV/Imprensa Universitária, 1993. 
162p. 
HENN, Érico Antônio Lopes. Máquinas de fluido – 2. Ed. – Santa Maria: ed. Da 
UFSM, 2006 
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