Apostila de Instalações Hidraulicas

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ESCOLA DE ENGENHARIA ELETROMECÂNICA DA BAHIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Instalações Hidráulicas 
MHI 102 
 
Prof. Durval Santos 
 2011 
 
 
 
 
 
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EEEMBA 
Sumário 
1 HIDRÁULICA ....................................................................................................................................... 6 
1.1 - PROPRIEDADES DOS LÍQUIDOS ................................................................................................ 6 
1.1.1 – PESO ESPECÍFICO ( γ ) ............................................................................................................ 6 
1.1.2 - DENSIDADE RELATIVA (d) ...................................................................................................... 6 
1.2 – ATRITO INTERNO E EXTERNO; VISCOSIDADE; LÍQUIDOS PERFEITOS ...................................... 7 
1.2.1 -ATRITO INTERNO .................................................................................................................... 7 
1.2.2 - LÍQUIDOS PERFEITOS ............................................................................................................. 7 
1.2.3 - ATRITO EXTERNO ................................................................................................................... 7 
1.2.4 - SOLUBILIDADE DOS GASES .................................................................................................... 8 
2 – PRESSÃO DE UM LÍQUIDO ............................................................................................................... 8 
2.1 - DEFINIÇÃO ................................................................................................................................ 8 
2.2 – UNIDADES ................................................................................................................................ 9 
2.3 – PRESSÃO DE UMA COLUNA DE LÍQUIDO ................................................................................. 9 
2.4 – PRINCIPIO DE PASCAL ............................................................................................................ 11 
3 – VAZÃO (Q) ..................................................................................................................................... 13 
3.1 – DEFINIÇÃO ............................................................................................................................. 13 
3.2 – UNIDADES DE VAZÃO ............................................................................................................ 13 
3.2.1 CÁLCULO DA VAZÃO EM FUNÇÃO DA VELOCIDADE DO FLUXO ............................................ 13 
3.3 – EQUAÇÃO DA CONTINUÍDADE .............................................................................................. 13 
4 – PERDA DE CARGA (hf) .................................................................................................................... 15 
4.1 – GENERALIDADES .................................................................................................................... 15 
4.2 – CONCEITO DE PERDA DE CARGA (hf) ..................................................................................... 16 
4.3 – CLASSES DE PERDA DE CARGA ............................................................................................... 17 
4.4 – CÁLCULO DA PERDA DE CARGA ............................................................................................. 17 
4.4.1 - CÁLCULO DA PERDA DE CARGA DISTRIBUÍDA ..................................................................... 17 
4.4.2 - CÁLCULO DA PERDA DE CARGA LOCALIZADA (MÉTODO DIRETO) ...................................... 18 
5 BOMBAS HIDRÁULICAS .................................................................................................................... 20 
5.1 – DEFINIÇÃO ............................................................................................................................. 20 
5.2 – CLASSIFICAÇÃO DAS BOMBAS HIDRÁULICAS ........................................................................ 20 
5.3 – BOMBAS DINÂMICAS OU TURBOBOMBAS............................................................................ 20 
5.4 – CARACTERÍSTICAS GERAIS DAS BOMBAS DINÂMICAS .......................................................... 21 
5.4.1 – Bombas centrífugas ............................................................................................................ 21 
5.4.2 - Bomba centrífuga radial ...................................................................................................... 21 
5.4.3 - Bomba centrífuga tipo Francis ............................................................................................. 21 
5.4.4 – Bomba de fluxo axial ........................................................................................................... 21 
5.4.5 – Bomba de fluxo misto ......................................................................................................... 22 
5.4.6 – Bomba periférica ou regenerativa ...................................................................................... 22 
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5.5 – CAMPO DE APLICAÇÃO .......................................................................................................... 23 
5.6 – CLASSIFICAÇÃO DAS BOMBAS CENTRÍFUGAS ....................................................................... 23 
5.7 – ELEMENTOS MECÂNICOS BÁSICOS ....................................................................................... 24 
5.7.1 – CARCAÇAS ........................................................................................................................... 24 
5.8 – ROTORES E ANÉIS DE DESGASTES ......................................................................................... 26 
5.8.1 - PARTES COMPONENTES DO ROTOR .................................................................................... 26 
5.8.2 - TIPOS DE ROTORES .............................................................................................................. 27 
5.8.3 - ANÉIS DE DESGASTES ........................................................................................................... 30 
5.9 – EIXO ....................................................................................................................................... 30 
5.10 – CAIXA DE GAXETAS ................................................................................................................ 31 
5.10.1 - VEDAÇÃO COM GAXETA ...................................................................................................... 32 
5.10.2 - VEDAÇÃO COM SELO MECÂNICO ........................................................................................ 33 
5.11 – MANCAIS ............................................................................................................................... 35 
5.11.1 - MANCAIS DE DESLIZAMENTO .............................................................................................. 36 
5.11.2 - MANCAIS DE ROLAMENTO .................................................................................................. 37 
5.12 – ACOPLAMENTOS ................................................................................................................... 38 
6 BOMBAS HIDRÁULICAS VOLUMÉTRICAS ......................................................................................... 40 
6.1 – DEFINIÇÃO ............................................................................................................................. 40 
6.2 – CLASSIFICAÇÃO DAS BOMBAS VOLUMÉTRICAS .................................................................... 40 
6.3 – BOMBAS ALTERNATIVAS ....................................................................................................... 40 
6.3.1 – GENERALIDADES .................................................................................................................40 
6.3.2 – CLASSIFICAÇÃO DAS BOMBAS ALTERNATIVAS ................................................................... 41 
6.4 – UTILIZAÇÕES DAS BOMBAS ALTERNATIVAS; VANTAGENS E DESVANTAGENS...................... 42 
6.5 – FUNCIONAMENTO DAS BOMBAS ALTERNATIVAS ................................................................. 42 
6.5.1 – BOMBAS DE PISTÃO ............................................................................................................ 42 
6.5.2 - BOMBAS DE ÊMBOLO .......................................................................................................... 43 
6.5.3 - BOMBAS DE DIAFRAGMAS .................................................................................................. 44 
6.6 – COMPONENTES E FUNÇÕES .................................................................................................. 44 
6.6.1 - COMPONENTES DO FLUID END ........................................................................................... 45 
6.6.2 - COMPONENTES DO POWER END: ....................................................................................... 46 
6.7 – ESTABILIZADOR E AMORTECEDOR DE PULSAÇÃO DE PRESSÃO ........................................... 47 
7 – BOMBAS ROTATIVAS ..................................................................................................................... 48 
7.1 – GENERALIDADES .................................................................................................................... 48 
7.2 – CLASSIFICAÇÃO ...................................................................................................................... 48 
7.3 – DESCRIÇÃO DE ALGUNS TIPOS DE BOMBAS ROTATIVAS ...................................................... 49 
7.3.1 – BOMBAS ROTATIVAS DE ENGRENAGENS............................................................................ 49 
7.3.2 - BOMBAS ROTATIVAS DE LÓBULOS ...................................................................................... 49 
7.3.3 - BOMBAS ROTATIVAS DE PARAFUSO ................................................................................... 50 
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7.3.4 - BOMBAS ROTATIVAS DE PALHETAS DESLIZANTES .............................................................. 50 
8 INSTALAÇÕES DE BOMBEAMENTO .................................................................................................. 51 
8.1 - INTRODUÇÃO ......................................................................................................................... 51 
8.2 – PARTES COMPONENTES DE UMA INSTALAÇÃO DE BOMBEAMENTO ................................... 51 
8.2.1 - TUBULAÇÃO DE SUCÇÃO ..................................................................................................... 52 
8.2.2 – CONJUNTO MOTOR-BOMBA .............................................................................................. 53 
8.2.3 – TUBULAÇÃO DE DESCARGA OU DE RECALQUE ................................................................... 54 
8.3 – ALTURA MANOMÉTRICA DA INSTALAÇÃO DE BOMBEAMENTO ........................................... 56 
9 – DIMENSIONAMENTO DA INSTALAÇÃO: POTÊNCIA DO CONJUNTO MOTOR-BOMBA. DIÂMETRO 
DAS TUBULAÇÕES ....................................................................................................................................... 57 
9.1 – POTÊNCIA MOTRIZ OU “BHP” DA BOMBA ............................................................................ 57 
9.2 – POTÊNCIA HIDRÁULICA OU POTÊNCIA DE ELEVAÇÃO .......................................................... 58 
9.3 – DIMENSIONAMENTO DAS TUBULAÇÕES ............................................................................... 59 
10 – COMPORTAMENTO OPERACIONAL DA BOMBA CENTRÍFUGA EM FUNÇÃO DO SISTEMA. 
DETERMINAÇÃO DO PONTO DE TRABALHO. ............................................................................................. 60 
10.1 – CURVA CARACTERÍSTICA DA TUBULAÇÃO ............................................................................ 60 
10.2 – PONTO DE TRABALHO DA BOMBA ........................................................................................ 62 
10.3 – SELEÇÃO DA BOMBA PARA O SISTEMA DE BOMBEAMENTO ............................................... 63 
10.4 – FAIXA DE TRABALHO DE UMA BOMBA ................................................................................. 64 
10.5 – FATÔRES QUE MODIFICAM O PONTO DE TRABALHO DA BOMBA CENTRÍFUGA .................. 64 
10.5.1 – ENVELHECIMENTO DAS TUBULAÇÕES ................................................................................ 64 
10.5.2 – VARIAÇÃO DOS NÍVEIS DE SUCÇÃO E DE RECALQUE .......................................................... 64 
11 – CONCEITOS DE NPSH DISPONÍVEL E NPSH REQUERIDO ............................................................... 65 
11.1 – NPSH DISPONÍVEL .................................................................................................................. 65 
11.2 – NPSH REQUERIDO.................................................................................................................. 66 
12 – CAVITAÇÃO EM BOMBAS CENTRÍFUGAS ...................................................................................... 66 
12.1 – INTRODUÇÃO......................................................................................................................... 66 
12.2 - INCONVENIENTES DA CAVITAÇÃO ......................................................................................... 66 
12.3 – CONDIÇÕES PARA QUE A BOMBA OPERE SEM CAVITAR ...................................................... 67 
12.4 – ALTURA MÁXIMA DE SUCÇÃO DE UMA BOMBA ................................................................... 68 
13 – ASSOCIAÇÃO DE BOMBAS CENTRÍFUGAS ..................................................................................... 69 
13.1 – INTRODUÇÃO......................................................................................................................... 69 
13.2 – BOMBAS EM PARALELO ........................................................................................................ 69 
13.2.1 - COMPORTAMENTO OPERACIONAL DAS BOMBAS EM PARALELO ...................................... 70 
13.3 – BOMBAS EM SÉRIE ................................................................................................................ 71 
13.3.1 - COMPORTAMENTO OPERACIONAL DAS BOMBAS EM SÉRIE .............................................. 71 
13.4 – ASSOCIAÇÃO MISTA .............................................................................................................. 71 
13.4.1 PARTICULARIDADES DO SISTEMA .......................................................................................... 72 
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EEEMBA 
14 ELEMENTOS DE INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS .................................................................................. 72 
14.1 - DEFINIÇÕES ............................................................................................................................ 72 
14.2 – PRINCIPAIS MATERIAIS PARA TUBOS .................................................................................... 73 
14.3 – TUBOS DE AÇOS-CARBONO, AÇOS-LIGA E AÇOS INOXIDÁVEIS ............................................. 73 
14.3.1 – TUBOS DE AÇO-CARBONO .................................................................................................. 73 
14.3.2 - GENERALIDADES .................................................................................................................. 73 
14.3.3 – ESPECIFICAÇÕES DOS MATERIAIS DOS TUBOS ................................................................... 73 
14.3.4 – ACESSÓRIOS DE TUBULAÇÕES ............................................................................................ 75 
14.3.5 – EMPREGO DOS TUBOS DE AÇO-CARBONO ......................................................................... 76 
14.3.6 – DIÂMETROS COMERCIAIS DOSTUBOS DE AÇO-CARBONO ................................................ 76 
14.3.7 - ESPESSURAS DE PAREDES DOS “TUBOS PARA CONDUÇÃO” DE AÇO-CARBONO ................ 77 
14.3.8 – COMPRIMENTO DOS TUBOS DE AÇO-CARBONO ................................................................ 78 
14.4 – TUBOS DE AÇOS-LIGA E AÇOS INOXIDÁVEIS ......................................................................... 78 
14.4.1 – GENERALIDADES ................................................................................................................. 78 
14.4.2 – DIÂMETROS COMERCIAIS E ESPESSURAS DE PAREDES DOS TUBOS DE AÇOS-LIGA E AÇOS 
INOXIDÁVEIS .......................................................................................................................................... 79 
14.5 – SISTEMAS DE LIGAÇÕES DOS TUBOS DE AÇO ....................................................................... 80 
14.5.1 - LIGAÇÕES ROSQUEADAS...................................................................................................... 80 
14.5.2 - LIGAÇÕES SOLDADAS ........................................................................................................... 81 
14.5.3 - LIGAÇÕES FLANGEADAS ...................................................................................................... 81 
14.6 – TUBOS DE FERRO FUNDIDO .................................................................................................. 84 
14.6.1 - GENERALIDADES .................................................................................................................. 84 
14.6.2 – EMPREGO DOS TUBOS DE FERRO FUNDIDO....................................................................... 84 
14.6.3 – CLASSIFICAÇÃO DOS TUBOS DE FERRO FUNDIDO .............................................................. 85 
14.6.1 – DESCRIÇÃO DOS TIPOS DE LIGAÇÕES ENTRE OS TUBOS .................................................... 85 
14.7 - DIÂMETROS NOMINAIS E COMPRIMENTOS DOS TUBOS ...................................................... 88 
14.8 – CLASSES DE PRESSÃO ............................................................................................................ 89 
14.9 – CONEXÕES DE FERRO FUNDIDO ............................................................................................ 89 
15 REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA E MATERIAL TÉCNICO CONSULTADO ................................................ 91 
 
 
 
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1 HIDRÁULICA 
 
1.1 - PROPRIEDADES DOS LÍQUIDOS 
 
Por que um óleo misturado à água, quando em repouso ele forma uma camada que se sobrepõe 
à camada da água? Por que determinados líquidos fluí mais facilmente que outros? As respostas a estas 
questões e a outros fenômenos da hidráulica, dizem respeito às propriedades dos líquidos, tais como, 
peso específico ou densidade, viscosidade e outras. 
 
Além dos fenômenos acima mencionados, determinadas propriedades dos líquidos exercem 
influencias sobre as Instalações Hidráulicas, principalmente sobre o funcionamento das bombas. Assim 
sendo, nesse item serão enfatizadas essas propriedades. 
 
1.1.1 – PESO ESPECÍFICO ( γ ) 
 
Denomina-se peso específico de uma substância homogênea ao peso da unidade de volume 
dessa substância. É determinado pela relação: 
 
 
 
 
 
 
Onde: P é o peso da substância e ΔV o volume correspondente. 
 
Unidades de peso específico: gf/cm3 ; kgf/m3 ; N/m3 (unidade do Sistema Internacional de 
Unidades – SI) 
 
Exemplo: É conhecido que 750 litros de querosene pesa 600 kgf. Determinar o seu peso 
específico. 
 
 
 
 
 = 
 
 
 
 
Peso específico de alguns líquidos (expressos em kgf/m3) 
a) Água destilada (4 0C) ........... 1000 
b) Água do mar ...................... 1027 
c) Ácido clorídrico ................... 1190 
d) Álcool etílico (15 0C) ..............790 
e) Petróleo (20 0C) ....................930 
f) Óleo lubrificante (20 0C) ........900 a 930 
g) Glicerina .............................1280 
 
1.1.2 - DENSIDADE RELATIVA (d) 
 
Chama-se densidade relativa, ou simplesmente densidade de uma substância, à relação entre o 
peso específico dessa substância, e o peso específico de outra substância tomada como referência. No 
caso de líquidos e sólidos, essa substância de referência é a água; tratando-se de gases, geralmente se 
adota o ar. 
 
A densidade é determinada pela relação: 
 
 
 
 
 
7 
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Exemplo: Determinar a densidade do óleo de oliva, sabendo-se que o seu peso específico é igual 
a 910 kgf/m3. 
 
Resolução: 
 
 
 
 = 
 
 
 
 
1.2 – ATRITO INTERNO E EXTERNO; VISCOSIDADE; LÍQUIDOS PERFEITOS 
 
Estas propriedades são especificas dos fluídos, ou seja, dos corpos cujas moléculas têm a 
propriedade de se mover, uma em relação ás outras, sob a ação de forças de mínima grandeza. Os 
fluídos se subdividem em líquidos e aeriformes (gases e vapores). 
 
1.2.1 -ATRITO INTERNO 
 
Quando um líquido escoa, verifica-se um movimento relativo entre as suas partículas, 
resultando um atrito entre as mesmas. Esse atrito interno provoca uma resistência ao escoamento 
recíproco das partículas do líquido. É a propriedade denominada viscosidade absoluta ou dinâmica. É 
uma propriedade de grande importância nos estudos do escoamento dos líquidos em tubulações e nos 
bombeamentos. 
 
Alguns líquidos apresentam essa propriedade com maior intensidade que outros. Assim é que, 
um líquido que possui alta viscosidade absoluta apresenta baixa fluidez (não escoa livremente) e o que 
possui baixa viscosidade absoluta apresenta alta fluidez (escoa facilmente). 
 
No estudo da viscosidade encontra-se também o conceito de viscosidade cinemática, que é a 
relação entre a viscosidade absoluta e a massa específica do líquido. 
 
1.2.2 - LÍQUIDOS PERFEITOS 
 
Um fluído em repouso goza da propriedade da isotropia, isto é, em torno de um ponto, os 
esforços são iguais em todas as direções. Num fluído em movimento, devido à viscosidade, a 
propriedade da isotropia não ocorre; há anisotropia na distribuição dos esforços. Em alguns problemas 
particulares, pode-se, sem grave erro, considerar o líquido sem viscosidade e incompressível. Essas duas 
condições definem um líquido perfeito. 
 
1.2.3 - ATRITO EXTERNO 
 
Chama-se atrito externo à resistência ao deslizamento de fluídos, ao longo de superfícies 
sólidas. 
 
Quando um líquido escoa ao longo de uma superfície sólida, junto a essa superfície existe 
sempre uma camada fluída, aderente, que não se movimenta. Nessas condições, deve-se, pois, 
entender que o atrito externo é uma conseqüência da ação de freio exercida por essa camada 
estacionária sobre as demais partículas em movimento. 
 
Um exemplo importante é o que ocorre com o escoamento de um líquido em tubulação: forma-
se junto às paredes dos tubos, uma camada fluída que não participa do movimento. Ou seja, junto á 
parede do tubo a velocidade do líquido é nula, sendo máxima na parte central da seção transversal do 
conduto. 
 
8 
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Em conseqüência dos atritos e, principalmente da viscosidade, o escoamento de um líquido 
numa canalização somente se verifica com certa “perda” de energia, perda essa designada por perda de 
carga. 
 
 
 
O desenho acima ilustra um trecho de tubulação com um líquido fluindo, onde se observa o 
atrito entre duas partículas do líquido (atrito interno) e entre o líquido e as paredes da tubulação (atrito 
externo). 
 
1.2.4 - SOLUBILIDADE DOS GASES 
 
Os líquidos podem dissolver e manter em suas massas líquidas os gases. Em particular, a água 
dissolve o ar, em proporções diferentes entre o oxigênio e o nitrogênio, pois o oxigênio é mais solúvel. 
 
O peso do gás dissolvido é proporcional à pressão que o gás está submetido, e o volume é o 
mesmo que o gás ocuparia no estado livre (não dissolvido), mas sujeito à mesma pressão. 
 
Essa propriedade é de grande importância para as instalações hidráulicas, visto que,ela é 
responsável pelo aparecimento de bolhas de ar nos pontos altos das tubulações e nas câmaras de 
aspiração das bombas hidráulicas, quando a pressão reinante iguala à pressão de vapor do líquido 
circulante. Esse fenômeno é altamente prejudicial ao funcionamento da instalação hidráulica. 
 
2 – PRESSÃO DE UM LÍQUIDO 
 
2.1 - DEFINIÇÃO 
 
Consideremos um líquido armazenado num recipiente como ilustrado na primeira figura abaixo 
(lado direito). O peso do líquido se distribui de forma uniforme sobre a superfície de fundo do 
recipiente. Ao dividirmos o valor do peso total do líquido pelo valor da área da superfície de fundo do 
recipiente, sobre a qual o líquido se apóia, obtemos a parcela do peso do líquido que atua sobre a 
unidade de área da superfície em questão. Esse peso atuante na unidade de área é definido como 
pressão do líquido. 
 
Pressão de um líquido sobre uma superfície é a força que esse líquido 
exerce sobre a unidade de área dessa superfície. 
 
 
 
 
 
 
 
Onde : p: pressão do líquido; 
F: peso do líquido; 
A: área da superfície sob o líquido; 
 
9 
EEEMBA 
Além da superfície de fundo do recipiente, o líquido exerce pressão em toda a parede lateral do 
recipiente, conforme mostrado nas duas ilustrações seguintes. A pressão é nula na superfície livre do 
líquido, e máxima no fundo do recipiente. Ou seja, a pressão aumenta com a profundidade. 
 
 
 
2.2 – UNIDADES 
 
No sistema Internacional de Unidades (SI): N/m2. É chamada de Pascal (Pa). Por ser uma unidade 
pequena, é muito utilizado os seus múltiplos kilopascal (KPa) e o megapascal (MPa). 
 
1 KPa = 1000 Pa = 103 Pa 
1 MPa = 1000000 Pa = 106 Pa 
 
Outras unidades: Kgf/m2 ; Kgf/cm2; 
Atmosfera normal (atm); 
milímetro de mercúrio (mm); 
Bar; 
Libra força/polegada quadrada (lbf/in2). É uma unidade de origem inglesa conhecida 
por psi, muito utilizada na indústria. (1 lbf vale 0,454 kgf). 
 
2.3 – PRESSÃO DE UMA COLUNA DE LÍQUIDO 
 
A pressão num ponto situado no interior de um líquido em 
determinada profundidade (na entrada da tubulação ilustrada ao lado, por 
exemplo) exercida pela coluna desse líquido em equilíbrio, é igual ao 
produto do peso específico do líquido (γ) pela profundidade (h) do ponto. 
 
 
 
Essa pressão gerada pela coluna do líquido que se encontra acima 
do ponto considerado é denominada de pressão efetiva. 
 
 
Na superfície livre do líquido atua a pressão existente no ambiente em contato com essa 
superfície livre. Na ilustração, como se trata de um recipiente aberto, a pressão atuante é a pressão 
atmosférica. No caso de tanques hermeticamente fechados a pressão atuante sobre a superfície livre do 
líquido é a pressão reinante no espaço vazio do tanque situado acima do líquido. 
 
10 
EEEMBA 
A pressão total, denominada também, de pressão absoluta, atuante em uma partícula de um 
líquido em repouso é soma da pressão efetiva do líquido (pef) com a pressão (po) atuante em sua 
superfície livre. 
 
 
 
Em determinados problemas da hidráulica a pressão do líquido é medida em metros de coluna 
do líquido (mcl). No caso particular da água, essa unidade é chamada de metros de coluna de água 
(mca). A coluna de líquido correspondente a determinada pressão é determinada pela expressão: 
 
 
 
 
 
 
Onde: p é a pressão (kgf/m2) e γ o peso específico do líquido (kgf/m3). 
 
No caso da pressão p estar expressa em kgf/cm2, (d: densidade do líquido). 
 
 
 
 
EXERCÍCIO 
 
Um óleo de densidade 0,90 flui numa tubulação com uma pressão de 2,7 kgf/cm2. Expressar 
essa pressão nas seguintes unidades: 
a) kgf/m2; b) mcl. 
 
RESOLUÇÃO: 
 
h) 2,7 kgf/cm2 = 
 
 
 = 2,7 . 104 kgf/m2 = 27000 kgf/m2 
 
i) 2,7 kgf/cm2 = 
 
 
 = 30 mcl 
 
RELAÇÕES ENTRE AS UNIDADES DE PRESSÃO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1 kgf/cm2 = 
104 kgf/m2 
14,223 psi 
0,9678 atm 
0,980 bar 
1 bar = 
1,0197 kgf/cm2 
1,0197 . 104 kgf/m2 
14,50 psi 
10,197 mca 
0,981 atm 
1 psi = 
0,07 kgf/cm2 
0,0680 atm 
0,689 bar 
0,70 mca 
1 mca = 
1000 kgf/m2 
0,10 kgf/cm2 
1,422 psi 
0,096 atm 
11 
EEEMBA 
2.4 – PRINCIPIO DE PASCAL 
 
O acréscimo de pressão produzido num líquido em equilíbrio transmite-se integralmente a 
todos os pontos do líquido. 
 
Consideremos um recipiente esférico cheio de água em equilíbrio (figura ao lado). Acionando o 
pistão, o líquido sai pelos orifícios formando esguichos perpendiculares à superfície esférica e de mesma 
intensidade, o que prova que a pressão exercida pelo pistão foi transmitida igualmente a todos os 
pontos do recipiente. 
 
O Princípio de Pascal tem larga aplicação na prática, tais como, nas prensas hidráulicas em geral, 
nos elevadores hidráulicos dos postos de gasolina, nos freios hidráulicos usados em automóveis, 
caminhões, etc. 
 
Consideremos o elevador hidráulico ilustrado na figura a seguir. O acréscimo de pressão Δp1 
aplicado no líquido no tubo de menor diâmetro dá origem a um acréscimo de pressão Δp2 no líquido do 
tubo de maior diâmetro. 
 
 
 
Conforme o Princípio de Pascal, ∆p1 = ∆p2. Como ∆p = 
 
 
, resulta: 
 
 
 = 
 
 
 
 
Como A2 > A1 , temos F2 > F1 , ou seja, a intensidade da força F2 é diretamente proporcional à 
razão entre as áreas de maior e menor diâmetros dos tubos do 
elevador hidráulico. 
 
Por outro lado, admitindo-se que não existem perdas na 
máquina, o trabalho motor (T1) realizado pela força F1 é igual ao 
trabalho resistente (T2) realizado pelo peso do corpo elevado. Desse 
modo, os deslocamentos – o do corpo elevado e o do nível do 
líquido no tubo de menor diâmetro – são inversamente 
proporcionais às áreas dos tubos. 
 
T1 = T2 → F1 d1 = F2 d2 Comparando esta expressão 
com 
 
 
 
 
 
, 
obtemos: 
 
 
 
 
 
 
 
12 
EEEMBA 
EXERCÍCIO 
 
Na figura, os êmbolos da estrutura hidráulica possuem áreas de 20 cm2 e 80 cm2. Despreze os 
pesos dos êmbolos e considere o sistema em equilíbrio. Sendo a força F1 = 100 kgf, determine: 
 
 
a) A intensidade da força F2; 
b) O deslocamento do êmbolo maior, quando o êmbolo de menor diâmetro se desloca 40 cm 
para baixo. 
 
RESOLUÇÃO: 
 
j) O acréscimo de pressão exercido pela força F1 sobre o êmbolo de área 20 cm
2 é 
igual ao acréscimo de pressão atuante no êmbolo de área 80 cm2, logo temos a 
relação: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 F2 = 400 kgf 
 
k) Deslocamento do êmbolo maior: 
 
 
 
 
 
 
 d2 = d1 
 
 
 
 
d2 = 40 cm
2 
 
 
 d2 = 10 cm 
 
 
 
 
 
13 
EEEMBA 
3 – VAZÃO (Q) 
 
3.1 – DEFINIÇÃO 
 
Denomina-se vazão numa determinada seção de um conduto, o volume de líquido que 
atravessa essa seção na unidade de tempo. 
 
 
 
 
 
 
Onde: ΔV: volume do líquido; Δt: tempo. 
 
 
3.2 – UNIDADES DE VAZÃO 
 
No SI: metros cúbicos/segundo (m3/s) 
Outras unidades: metros cúbicos/hora (m3/h); litros/segundo (l/s); litros/minuto (l/min); 
galões/minuto (gl/min). 1 galão = 3,785 litros = 3,785 . 10-3 m3. 
 
3.2.1 CÁLCULO DA VAZÃO EM FUNÇÃO DA VELOCIDADE DO FLUXO 
 
Conhecendo-se o diâmetro do conduto e a velocidade do líquido a vazão pode ser calculada 
através da expressão: 
 
Q = A . v onde: A é área da seção transversal do conduto (m2) e v a velocidade do líquido 
(m/s). 
 
3.3 – EQUAÇÃO DA CONTINUÍDADE 
 
Consideremos um líquido que fluí em um conduto de seção transversal variável, conforme 
mostra a figura seguinte. Admitindo que o líquido é incompressível e que seu peso específico é 
constante em todos os pontos, verifica-se que a quantidade de líquido que passa na seção 1 do conduto 
é igual á quantidade de líquido que atravessa a seção 2. 
 
A vazão em ambas as seções são iguais e seu valor é dado pela expressão: 
 
Onde: 
Q: vazão do conduto (m3/s); 
A1 e A2: áreas dasseções transversais do conduto (m
2); 
v1 e v2: velocidades médias do líquido (m/s), nas seções A1 e A2, respectivamente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ΔV 
Seção 
Seção 2 
Seção 1 
Q 
Q 
14 
EEEMBA 
EXERCÍCIOS 
 
Uma indústria utiliza em seu processo produtivo um volume diário de água de 1209,60 m3. O 
suprimento à indústria é feito através de uma tubulação com auxílio de um sistema de bombeamento. 
Calcular a vazão de alimentação á indústria com o bombeamento funcionando nos seguintes períodos 
de operação: 
 
a) 24 horas; b) 18 horas; c) 12 horas. 
 
RESOLUÇÃO: 
 
a) Q = ΔV/Δt → Q = 1209,60 m3/24 h → Q = 50,40 m3/h 
b) Q = 1209,60 m3/18h → Q = 67,20 m3/h 
c) Q = 1209,60 m3/12h → Q = 100,80 m3/h 
 
- Efetuar o pré-dimensionamento da tubulação do sistema de bombeamento do exercício 
anterior, para conduzir a vazão 100,80 m3/h (0,028 m3/s), considerando uma velocidade de 1,7 m/s para 
o fluxo da água. 
 
RESOLUÇÃO: 
 
Dimensionar uma tubulação significa determinar o seu diâmetro para funcionar na instalação 
atendendo às condições hidráulicas impostas (vazão a transportar, velocidade do fluxo e a perda de 
carga admitida). No presente exercício não está sendo considerada a perda de carga, razão pela qual a 
determinação do diâmetro é um pré-dimensionamento. 
 
Determinamos o diâmetro da tubulação através da expressão: 
 
 
 
 
Desta expressão obtemos a fórmula: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 D = 0,1448 m D = 144,8 mm 
 
Como não é fabricado tubo neste diâmetro, adotamos o diâmetro superior mais próximo do 
valor calculado. D = 150 mm 
 
EXERCÍCIOS PROPOSTOS 
 
- Um tanque de gasolina foi cheio em 2 h, com uma vazão de 7 l/s. Calcular a capacidade 
(volume) de armazenamento do tanque. (Resposta: ΔV = 50400 l ou 50,40 m3) 
 
- Calcular o tempo necessário para se encher de água um reservatório de 12 m3 de volume útil, 
cuja vazão de alimentação é 5 l/s. (Resposta: Δt = 2400 s ou 40 min). 
 
 
 
 
15 
EEEMBA 
4 – PERDA DE CARGA (hf) 
 
4.1 – GENERALIDADES 
 
O teorema de Daniel Bernoulli, de larga experiência na hidráulica para a resolução de diversos 
problemas, expressa que em qualquer ponto que se considere de uma veia de um líquido perfeito em 
escoamento permanente, sem fornecer ou receber energia, é constante a soma das energias de posição 
(Z), cinética (v2/2g) e piezométrica (p/γ). A figura seguinte ilustra o teorema aplicado a duas seções 
transversais S1 e S2 de um conduto. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
O teorema de Daniel Bernoulli, de larga aplicação na hidráulica para a resolução de diversos 
problemas, é uma extensão do Princípio da Conservação da Energia. 
 
Analisando-se esse teorema conclui-se: 
 
a) Aumentando a energia cinética (pela diminuição da seção do conduto) a energia de pressão 
diminui e vice-versa; 
 
16 
EEEMBA 
 
 
Diminuindo a altura (energia potencial Z) aumenta a energia de pressão e vice-versa. 
 
 
 
 
4.2 – CONCEITO DE PERDA DE CARGA (hf) 
 
Na prática o teorema de Bernoulli não é verificado rigorosamente, porque um líquido “perde” 
energia ao longo do conduto, em conseqüência das forças de atrito que surgem no líquido em 
movimento e da sua viscosidade. Contribui também para a resistência ao movimento do líquido, o 
envelhecimento das tubulações, ou seja, as alterações que surgem nas paredes dos tubos no decorrer 
do tempo. Estas alterações consistem, principalmente, na formação de tubérculos e incrustações que 
modificam as seções dos tubos. Por isso, na equação que expressa o teorema de Bernoulli deve ser 
introduzido no segundo membro da equação um termo corretivo Δ denominado perda de carga (hf), 
para compensar a perda de energia. 
 
17 
EEEMBA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Em conduto instalado (existente) é fácil quantificar a perda de carga por meio da expressão (1) 
acima apresentada. Entretanto, para o desenvolvimento dos projetos de escoamento de líquidos 
através de tubulações, temos a necessidade de conhecer a perda de carga antes da instalação do 
conduto. Grandes esforços têm sido feitos no sentido de se avaliar as perdas de carga com a precisão 
desejada pela economia e pela segurança das instalações hidráulicas. Inúmeros estudiosos e 
profissionais da hidráulica estabeleceram fórmulas empíricas que possibilitam determinar estas perdas 
de carga, dentro das condições e limites das experiências realizadas. 
 
Existem ábacos, diagramas e tabelas elaboradas, e modernamente, programas de computador 
que permitem determinar o valor da perda de carga num conduto, sem os laboriosos cálculos advindos 
da utilização das fórmulas empíricas antes referidas. 
 
Por ser o cálculo da perda de carga um assunto extenso e fugir do objetivo do presente curso, a 
seguir são apresentadas, apenas, as duas principais fórmulas. 
 
4.3 – CLASSES DE PERDA DE CARGA 
 
a) Perda de carga distribuída (hfd): é perda de energia que ocorre ao longo da tubulação; 
b) Perda de carga localizada (hfl): é perda de energia que ocorre nas peças e conexões da 
tubulação. 
 
A perda de carga total (hf) em uma tubulação é a soma das perdas de carga distribuída e 
localizadas. 
 
4.4 – CÁLCULO DA PERDA DE CARGA 
 
4.4.1 - CÁLCULO DA PERDA DE CARGA DISTRIBUÍDA 
 
Conforme exposto anteriormente, serão apresentadas apenas as duas fórmulas mais utilizadas. 
 
a) FÓRMULA DE DARCY-WEISBACH OU FÓRMULA UNIVERSAL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
18 
EEEMBA 
Onde: 
hfd: perda de carga distribuída (obtida em metros de coluna de líquido - mcl); 
f: coeficiente de atrito (seu valor depende da natureza do líquido, do material que constitui a 
tubulação e da rugosidade de suas paredes internas); 
L: extensão da tubulação (m); 
D: diâmetro nominal da tubulação (m); 
v: velocidade do líquido (m/s); 
g: aceleração da gravidade (m/s2). 
 
Essa fórmula engloba na mesma lei o escoamento de todos os tipos de líquidos, qualquer que 
seja o tipo de escoamento (laminar ou turbulento). 
 
b) FÓRMULA DE HAZEN-WILLIAMS 
 
 
 
 
 
 
Onde: 
J: perda de carga unitária (o cálculo fornece a perda de carga em 1 metro de tubulação – m/m); 
C: coeficiente, cujo valor depende do material da tubulação e das condições de suas paredes 
internas; 
Q: vazão do conduto (m3/s); 
D: diâmetro da tubulação (m). 
 
Essa fórmula é aplicável a tubos de diâmetro interno superior a 50 mm e fornece melhores 
resultados para a água. Para ter a perda de carga ao longo de todo o conduto, multiplicamos a perda de 
carga unitária J, pela extensão L da tubulação (hfd = J . L). 
 
4.4.2 - CÁLCULO DA PERDA DE CARGA LOCALIZADA (MÉTODO DIRETO) 
 
 
 
 
 
 
Onde: 
K: coeficiente experimental tabelado para cada tipo de peça ou acessório da tubulação; 
v: velocidade do líquido (m/s); 
g: aceleração da gravidade (m/s2). 
 
No caso de tubulações de grande extensão as perdas de carga localizadas podem ser 
insignificantes em relação a perda de carga distribuída; entretanto, em outros casos (por exemplo, em 
tubulação de sucção de um sistema de bombeamento) elas podem ser representativas em relação à 
perda de carga distribuída. 
 
EXERCÍCIO 
 
- Determinar a perda de carga total em 1,0 km de tubulação que deve transportar 190 l/s de 
óleo cru, sabendo-se que a tubulação é constituída por tubos novos de aço soldado de 450 mm de 
diâmetro e dispõe de uma curva 900 e de uma válvula gaveta (totalmente aberta). Outros dados: f = 
0,021; g = 9,8 m/s2; Kválvula = 0,20 e Kcurva = 0,40. 
 
 
19 
EEEMBA 
RESOLUÇÃO: 
 
Determinação da velocidade do fluxo: 
 
 
 
 
 
 
 
 v = 1,19 m/s 
 
Perda de carga distribuída: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 hfd = 3,370 m 
 
 
Perdade carga localizada: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 hfl = 0,043 m 
 
 
Perda de carga total: hf = 3,370 m + 0,043 m ........................... hf = 3,413 m 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
20 
EEEMBA 
5 BOMBAS HIDRÁULICAS 
 
5.1 – DEFINIÇÃO 
 
Bombas hidráulicas são equipamentos mecânicos empregados para transferência de um líquido, 
por escoamento, de um ponto a outro. Sendo uma máquina geratriz, ela transforma o trabalho 
mecânico que recebe para seu funcionamento em energia, que é comunicada ao líquido sob as formas 
de energia de pressão e cinética. 
 
5.2 – CLASSIFICAÇÃO DAS BOMBAS HIDRÁULICAS 
 
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 permite classificar as bombas em: 
a) Bombas dinâmicas ou turbobombas; 
b) Bombas volumétricas ou de deslocamento positivo; 
c) Bombas especiais. 
 
As bombas dinâmicas ou turbobombas estão subdivididas nos seguintes grupos: 
 
 bombas centrífugas (puras ou radiais e tipo Francis); 
 bombas de fluxo axial; 
 bombas de fluxo misto; 
 bombas periféricas ou regenerativas. 
 
As bombas volumétricas ou de deslocamento positivo estão divididas em dois grupos: as 
alternativas, que podem ser constituídas de pistão, êmbolo ou diafragma; e as rotativas, cujo órgão 
propulsor pode ser do tipo engrenagens, lóbulos, parafusos ou palhetas deslizantes. 
 
As bombas especiais são equipamentos de aplicações específicas; por exemplo, temos as 
bombas hidropneumáticas e as eletromagnéticas. 
 
Nesse módulo será realizado o estudo das bombas dinâmicas ou turbobombas. 
 
5.3 – BOMBAS DINÂMICAS OU TURBOBOMBAS 
 
Esses tipos de bombas ocupam a preferência nos serviços de transporte de líquidos através de 
bombeamento. Essa preferência decorre de várias vantagens em relação às bombas volumétricas, 
dentre as quais destacamos: 
 
 Tais bombas podem ser acionadas diretamente por motor elétrico sem necessidade de 
modificadores de velocidade, sendo mesmo comum operarem a velocidades dos motores 
comerciais de 1750 rpm a 3550 rpm; 
 Trabalham em regime permanente, o que é de fundamental importância em grande número 
de aplicações; 
 Fornecem boa flexibilidade operacional, pois a vazão pode ser modificada por recirculação, 
fechamento parcial de válvula na tubulação de descarga ou, alternativamente, por mudança 
de rotação ou diâmetro externo do impelidor; 
 Normalmente requerem menores cuidados de manutenção que as bombas alternativas; 
 Cobrem uma ampla faixa de vazões, indo desde vazões moderadas com as centrífugas até 
grandes vazões com as axiais. 
 
21 
EEEMBA 
5.4 – CARACTERÍSTICAS GERAIS DAS BOMBAS DINÂMICAS 
 
As bombas dinâmicas ou turbobombas são máquinas nas quais a movimentação do líquido é 
produzida por forças que se desenvolvem na massa líquida, em conseqüência da rotação de uma roda 
(denominada rotor ou impelidor) com certo número de pás especiais. A distinção entre os diversos tipos 
de turbobombas é feita, fundamentalmente, em função da forma como o rotor cede energia ao fluído, 
bem como pela orientação do fluído ao sair do rotor. 
 
5.4.1 – Bombas centrífugas 
 
As bombas centrífugas são aquelas em que a energia fornecida ao líquido é primordialmente do 
tipo cinética, sendo posteriormente convertida em grande parte em energia de pressão. A energia 
cinética pode ter origem puramente centrífuga ou de arrasto, ou mesmo uma combinação das duas, 
dependendo da forma do rotor ou impelidor. 
 
5.4.2 - Bomba centrífuga radial 
 
 
 
Na bomba centrífuga radial toda a energia cinética é obtida através do desenvolvimento de 
forças puramente centrífugas na massa líquida devido à rotação de um rotor de características 
especiais. A direção de saída do líquido do interior do rotor é normal ao eixo da bomba e por isso é 
chamada também de centrífuga pura. 
 
A bomba centrífuga radial é utilizada quando é necessário fornecer uma carga (pressão) elevada 
ao líquido e a vazão é relativamente baixa. 
 
5.4.3 - Bomba centrífuga tipo Francis 
 
É uma bomba centrífuga radial que usa um rotor com palhetas chamadas Francis. A 
característica desse rotor é que suas palhetas possuem curvaturas em dois planos. Essa particularidade 
aproxima o desempenho dessa bomba ao de uma bomba de fluxo misto, embora tenha aplicação 
específica. 
 
 
5.4.4 – Bomba de fluxo axial 
 
Na bomba de fluxo axial toda a energia cinética é transmitida à massa líquida por forças de 
arrasto. A direção de saída do líquido do rotor é paralela ao eixo da bomba. Bombas desse tipo são 
empregadas quando se deseja vazão elevada e as cargas (pressões) a serem fornecidas ao líquido são 
22 
EEEMBA 
pequenas. A aplicação mais comum desse tipo de bomba é em serviços de irrigação. É importante notar 
que, no seu princípio de funcionamento não se constata o efeito da força centrífuga. 
 
 
5.4.5 – Bomba de fluxo misto 
 
Na análise das bombas centrífugas radiais e das bombas axiais, vimos os dois extremos de forma 
de transmissão da energia cinética para a massa líquida (força centrífuga e força de arrasto, 
respectivamente). As bombas centrífugas de fluxo misto fornecem essa energia ao líquido de forma 
intermediária entre os dois extremos, isto é, parte da energia é fornecida devido à força centrífuga e 
parte devido à força de arrasto. A composição das duas é que caracteriza o fluxo ser misto, com um 
ângulo de saída, em relação à entrada, entre 900 e 1800. 
 
 
 
5.4.6 – Bomba periférica ou regenerativa 
 
A bomba periférica é aquela em que o fluído é arrastado através de um impelidor com palhetas 
na sua periferia, de tal forma que a energia cinética inicial é convertida em energia de pressão pela 
redução de velocidade na carcaça. Essa bomba tem desempenho parecido com as bombas de 
deslocamento positivo e é especificada em serviços de alimentação de caldeiras de pequena capacidade 
e aqueles em que se deseja uma carga elevada com vazões baixas. 
23 
EEEMBA 
 
 
5.5 – CAMPO DE APLICAÇÃO 
 
As bombas centrífugas e axiais são empregadas freqüentemente em: serviços de abastecimento 
de água, estações de tratamento, serviços de esgoto, sistemas de irrigação, sistemas de drenagem, 
centrais de refrigeração, indústria têxtil, indústria petrolífera, indústria química e petroquímica, 
mineração, sistemas de combate a incêndio, uso marítimo, uso domiciliar, etc. 
 
5.6 – CLASSIFICAÇÃO DAS BOMBAS CENTRÍFUGAS 
 
A fim de atender ao seu vasto campo de aplicação, as bombas centrífugas são fabricadas nos 
mais variados tipos, podendo ser classificadas segundo diversos critérios: 
 
a) segundo a posição do eixo 
 
 
 
 
 
b) Segundo o número de rotores 
 
 
 
 
 
c) segundo a intensidade da pressão gerada 
 
 
 
 
 
d) segundo a localização 
 
 
 
 
 
 
 
bomba centrífuga 
horizontal 
vertical 
inclinada 
bomba centrífuga 
simples estágio – possuí um rotor 
multiestágios – possuí vários rotores 
bomba centrífuga 
baixa pressão - Hman igual ou menor que 20m 
média pressão - Hman entre 20m e 60 m 
alta pressão - Hman superior a 60 m 
bomba centrífuga 
submersa – funciona dentro da fonte de suprimento 
não-submersa – funciona fora da fonte de suprimento 
24 
EEEMBA 
e) segundo a finalidade 
 
 
 
 
 
 
5.7 – ELEMENTOS MECÂNICOS BÁSICOS 
 
Basicamente, as bombas centrífugas possuem: a carcaça, o(s) rotor (es), o eixo, a caixa de gaxeta 
ou de vedação, os mancais e os pedestais. As bombas centrífugas mais aprimoradas dispõem ainda de 
anéis de desgastes e de luvas. 
 
5.7.1 – CARCAÇAS 
 
A carcaça é o corpo da bomba, em cujo interior se situam os demais componentes do 
equipamento. Uma de suas principais funções é reduzir progressivamente a velocidade do líquido, 
convertendo parte dessa energia cinética em energia de pressão. 
 
As carcaças são dotadas de dois bocais: de sucção (ou aspiração), poronde o líquido é dirigido 
para a parte central do rotor; e de descarga (ou recalque), que encaminha o líquido para fora da bomba. 
Em geral o diâmetro do bocal de sucção é maior que o diâmetro do bocal de descarga. 
 
Existem diversos tipos de carcaças, que podem ser classificadas quanto ao formato e quanto à 
partição. 
Quanto ao formato as carcaças podem ser do tipo voluta, dupla voluta, concêntrica, com pás 
difusoras, e mista. Quanto à partição as carcaças podem ser partida radialmente e partida axialmente. 
 
A carcaça voluta tem o formato espiralado, apresentando seções transversais crescentes em 
volta do rotor (figuras a seguir). Devido a sua simplicidade, baixo custo de fabricação e melhor eficiência 
do que o tipo concêntrica, a carcaça voluta é o tipo mais empregado em bombas centrífugas de simples 
estágio. 
 
 
 
Quanto à partição, as carcaças partidas radialmente são cortadas segundo um plano 
perpendicular ao eixo. São empregadas principalmente em bombas centrifugas horizontais de simples 
bomba centrífuga 
de uso geral 
de drenagem 
de irrigação 
outras aplicações 
25 
EEEMBA 
estágio e mancais de um só lado, em bombas centrifugas verticais, e em bombas centrifugas horizontais 
de multiestágios com mancais nas duas extremidades. 
 
As carcaças partidas axialmente são cortadas segundo um plano que passa pela linha de centro 
do eixo da bomba. São empregadas na maioria das bombas horizontais com mancais em ambos os 
lados. Os bocais de sucção e de descarga da bomba ficam localizados na metade inferior da carcaça de 
modo que não há necessidade de soltá-los quando se necessita abrir a bomba. 
 
 
 
 
 
 
 
Ilustração à esquerda: bomba centrífuga de 
simples estágio e carcaça partida radialmente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ilustração à direita: bomba centrífuga 
 simples estágio e carcaça partida 
axialmente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
26 
EEEMBA 
5.8 – ROTORES E ANÉIS DE DESGASTES 
 
O rotor é o órgão da bomba que tem a função de transferir para a massa líquida o movimento 
de rotação de que está dotado, cedendo-lhe energia. Nessa operação, a energia mecânica armazenada 
no rotor é convertida em energia cinética, devido à ação da força centrífuga. 
 
O rotor é projetado para fornecer uma vazão Q, uma altura manométrica Hman, girando a um 
determinado número n de rotações por minuto. 
 
O número de rotores de uma bomba determina o número de estágios dessa bomba (um só 
rotor, simples estágio; mais de um rotor, múltipos estágios ou multiestágios). 
 
A imagem abaixo mostra uma bomba centrífuga de múltiplos estágios (6 rotores). 
 
 
 
5.8.1 - PARTES COMPONENTES DO ROTOR 
 
A maioria dos rotores é constituída dos seguintes componentes: olhal de sucção, palhetas (ou 
pás), paredes e cubo. 
 
 
 
 
27 
EEEMBA 
O olhal de sucção é a parte onde o líquido penetra no rotor. As palhetas servem para guiar 
convenientemente o líquido em sua trajetória dentro do rotor. As paredes são discos e/ou coroas 
circulares de espessura delgada destinada a evitar a fuga dispersa do líquido no rotor. São, também, 
elementos estruturais para fixação das palhetas. O cubo (impropriamente chamado) é a parte que 
prende o rotor ao eixo. 
 
5.8.2 - TIPOS DE ROTORES 
 
Os rotores podem ser classificados segundo três critérios: 
 
a) quanto à admissão do líquido 
 
 
 
 
Nos rotores de simples sucção, o líquido é admitido no rotor apenas por um lado, enquanto que 
nos rotores de dupla sucção a admissão do líquido se processa por dois lados opostos. 
 
A carcaça da bomba que usa rotor de dupla sucção é projetada com duas câmaras, uma de cada 
lado dos olhais do rotor que se ligam a um bocal único de sucção. 
 
Os rotores de dupla sucção são muito usados em bombas de simples estágio com carcaça 
partida axialmente. Os rotores de simples sucção são preferencialmente usados em bombas de simples 
estágio com carcaça partida radialmente e em bombas multiestágios. 
 
 
 
 
Rotor de simples sucção (figura à esquerda) e de dupla sucção (á direita) 
 
b) quanto às paredes 
 
 
 
 
 
 
 
rotor de 
simples sucção 
dupla sucção 
rotor 
aberto 
semi-aberto 
fechado 
28 
EEEMBA 
Os rotores abertos (figura ao lado) são projetados sem as 
paredes laterais. As palhetas são presas unicamente ao cubo 
central. São rotores usados no bombeamento de líquidos viscosos, 
líquidos com elevada concentração de sólidos abrasivos em 
suspensão, e líquidos sujos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Os rotores semi-abertos (figura à direita) são desprovidos da 
parede dianteira, mas possuem a parede traseira, as palhetas e o 
cubo. São rotores mais robustos que os do tipo aberto. São também, 
usados no bombeamento de líquidos viscosos, líquidos com elevada 
concentração de sólidos abrasivos em suspensão, e líquidos sujos. 
 
 
 
 
 
 
Os rotores fechados são os mais empregados em bombas centrífugas; são quase que 
universalmente preferidos, pois salvo casos extremos, apresentam melhor rendimento em operação. Os 
rotores fechados possuem as paredes dianteira e traseira, as palhetas e o cubo central. São empregados 
no bombeamento de líquidos menos viscosos e livres de impurezas, não capazes de provocar 
obstruções. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
29 
EEEMBA 
c) quanto à direção da saída do líquido 
 
 
 
 
 
A denominação de rotores axial, radial e misto está correlacionada com a direção que o líquido 
abandona o rotor. No primeiro tipo (axial), o líquido sai do rotor na mesma direção do eixo da bomba; 
no segundo tipo (radial), o líquido sai num plano perpendicular ao eixo; e no terceiro, sai inclinado em 
relação ao eixo de rotação. 
 
Os rotores de fluxo axial são verdadeiras hélices; possuem apenas o cubo e as palhetas. De 
modo geral, devem funcionar submersos. São adequados para grandes vazões e pequenas alturas 
manométricas. 
 
Os rotores de fluxo radial podem ser: abertos, semi-abertos ou fechados; de simples ou dupla 
sucção. De modo geral, os rotores de fluxo radial são contra indicados para grandes vazões e pequenas 
alturas manométricas por apresentarem baixo rendimento nestas condições de serviço. 
 
 
Figuras (a) e (b): rotores axiais; (c) rotor radial aberto 
 
Os rotores de fluxo misto são dotados normalmente de palhetas com curvatura dupla a fim de 
permitir o desvio progressivo do líquido sem turbilhonamento. Na ilustração adiante temos dois tipos 
clássico de rotores de fluxo misto: um rotor fechado e outro aberto. O rotor aberto é chamado de 
“helicoidal”, enquanto que o fechado é chamado de “semi-axial” ou “hélico-centrífugo”, ou ainda 
impropriamente, “tipo turbina”. Os rotores fechados de fluxo misto são muito usados em bombas 
centrífugas verticais. 
 
 
Rotores de fluxo misto. À esquerda, do tipo fechado e à direita do tipo aberto 
rotor de fluxo 
axial 
radial 
misto 
30 
EEEMBA 
 
5.8.3 - ANÉIS DE DESGASTES 
 
Numa bomba centrífuga as pressões de sucção e de descarga atuantes no rotor são diferentes. 
Essa diferença de pressão da origem a uma recirculação de líquido que passa pela folga existente entre 
o olhal do rotor e a carcaça da bomba. Vê-se, então, a necessidade de se ter uma folga mínima entre o 
olhal do rotor e a carcaça da bomba para tornar diminuta a “fuga” de líquido. Entretanto, é impossível 
conservar essa folga original com a bomba em funcionamento porque ocorre um desgaste progressivo 
nas superfícies do olhal e da carcaça. 
 
A solução mais econômica adotada pelos fabricantes das bombas para esse problema é a 
instalação de anéis especiais no rotor ou na carcaça ou em ambos, a fim de que o desgaste se verifique 
apenas nos anéis. Esses anéis são denominados de anéis de desgastes e que podem ser facilmente 
substituídos quando a folga original entre o olhal do rotor e a carcaça da bomba ultrapassa o valor 
aceitável. Em geral, as bombas de pequeno porte e destinadas a serviços leves, não vêm equipadas com 
anéis de desgastes. 
 
 
 
 
A figura ao lado mostra um rotor fechado com um 
anel de desgaste desacopladodo seu olhal de sucção 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5.9 – EIXO 
 
A função básica do eixo nas bombas centrífugas é transmitir o torque e o movimento de rotação 
fornecido pelo acionador, para a partida e operação da bomba. O eixo suporta o rotor e outras peças 
girantes. Deve ser projetado para que as deflexões sofridas sejam menores que as folgas radiais entre as 
partes estacionárias e móveis. 
 
Para o bom funcionamento da bomba, o eixo deve ser bem reto e concêntrico ao longo de toda 
sua extensão. Os eixos empenados causam vibração, além de acelerar o desgaste de outras peças da 
bomba, tais como: mancais, luvas, anéis de desgaste, etc. 
 
A figura seguinte mostra uma bomba centrífuga em corte onde se vê em destaque o eixo com 
seus mancais (rolamentos), a vedação com um selo mecânico e o rotor instalado em na sua extremidade 
no interior da voluta da bomba. 
 
31 
EEEMBA 
 
 
Para se evitar o desgaste do eixo na parte situada ao longo da caixa de gaxeta são utilizadas 
luvas. As luvas protegem o eixo também contra corrosões e erosões. Quando as gaxetas são apertadas 
para reduzir o vazamento do líquido bombeado, elas ficam comprimidas entre as paredes da caixa de 
gaxeta e o eixo, provocando o desgaste do mesmo e o seu enfraquecimento. Daí, a necessidade de se 
adaptar uma luva ao eixo a fim de que o desgaste se verifique apenas na luva. 
 
O uso de luvas deve-se ao fato dessas serem bem mais baratas que o eixo, e quando ocorre o 
desgaste na região da caixa de gaxeta, não há necessidade de se substituir o eixo, mas apenas a luva. As 
luvas são presas ao eixo ou por rosca ou através de chavetas. 
 
 
 
Há também luvas de eixo com outra finalidade. São as luvas espaçadoras. São usadas entre os 
rotores nas bombas centrífugas de multiestágios com a finalidade de manter os rotores na posição 
correta. Geralmente, as luvas espaçadoras são fixadas no eixo através de chaveta. 
 
5.10 – CAIXA DE GAXETAS 
 
A caixa de gaxetas ou caixa de vedação é o componente da bomba centrífuga que tem a 
principal função de impedir vazamento onde o eixo atravessa a carcaça. 
 
Se a pressão do líquido bombeado no interior da caixa de gaxetas for maior que a pressão 
atmosférica, sua função é evitar que o líquido vaze para fora da bomba. Se a pressão no seu interior for 
menor que a pressão atmosférica, sua função é evitar a entrada de ar para dentro da bomba. 
 
A vedação entre a carcaça e o eixo pode ser feito de duas maneiras: vedação com gaxeta e 
vedação com selo mecânico. 
 
32 
EEEMBA 
5.10.1 - VEDAÇÃO COM GAXETA 
 
O projeto mais simples de caixa de gaxeta consiste de um cilindro oco, onde ficam alojados 
diversos anéis de gaxeta, apertados por uma sobreposta. Em projetos mais aprimorados, usam-se ainda 
uma bucha de garganta, um anel de lanterna e uma câmara isolada ao redor dos anéis de gaxeta, a fim 
de circular água para refrigerar o conjunto, no caso que a temperatura do líquido bombeado seja 
superior a 90 0C. 
 
As figuras seguintes ilustram projetos de vedação com gaxetas. 
 
c) Projeto simples 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
d) Projeto aprimorado 
 
 
 
 
 
33 
EEEMBA 
Sobreposta ou preme-gaxeta: tem a função de regular o aperto nos 
anéis de gaxeta (figura superior). 
 
Anel de lanterna: tem a função de guarnecer a entrada do “líquido de 
selagem” e distribuí-lo circunferencialmente ao longo da caixa de gaxeta. O 
“líquido de selagem” tem a função de auxiliar a vedação, além de refrigerar e 
lubrificar a gaxeta (figura intermediária). 
 
Bucha de garganta: atua como redutora de pressão do líquido que se 
escoa da parte traseira do rotor para a caixa de gaxeta e vice-versa. Fica 
localizada no fundo da caixa de gaxeta (figura inferior). 
 
 
 
 
 
A imagem abaixo mostra uma bomba centrífuga radial, de simples estágio, rotor de dupla 
sucção, eixo horizontal, partida axialmente, e vedação com anéis de gaxeta. 
 
 
 
O sistema de vedação com gaxetas não é totalmente estanque; a bomba trabalha com pequeno 
vazamento pela gaxeta, o qual é considerado normal quando o gotejamento ocorre de 30 a 60 vezes por 
minuto. 
 
Esse gotejamento constitui uma das verificações periódicas durante a operação da bomba. 
 
5.10.2 - VEDAÇÃO COM SELO MECÂNICO 
 
Em determinadas condições de serviço de uma bomba centrífuga, é impraticável o uso de 
gaxeta como elemento de vedação. Maiores os apertos nos anéis de gaxeta (realizados através da 
sobreposta), menores os vazamentos, mas devem ser permitidos vazamentos visíveis para não haver 
aquecimento excessivo e nem causar desgastes prematuros no eixo ou na luva. Outra condição de 
serviço que o uso de gaxeta mostra-se inadequada, por não ser aceitável vazamento, é o bombeamento 
de produtos perigosos para o homem e para o meio ambiente (produtos de elevado grau corrosivo, 
voláteis, inflamáveis, etc.) 
 
34 
EEEMBA 
Para uma vedação mais eficiente, foi desenvolvido outro dispositivo conhecido por selo 
mecânico. Esse sistema de vedação tem encontrado aceitação geral nas aplicações de bombeamento, 
nas quais as deficiências das caixas de gaxetas são excessivas ou o vazamento natural desse sistema de 
vedação com gaxeta não é aceitável. Entretanto, os casos em que as caixas de gaxetas dão bom 
resultado têm mostrado pouca tendência à substituição por selo mecânico, em razão, dentre outras, do 
seu custo mais elevado. 
 
O princípio de funcionamento dos selos mecânicos, embora possam diferir em seu aspecto 
físico, todos eles se baseiam no mesmo princípio de funcionamento. 
 
A vedação principal se processa num plano perpendicular ao eixo através do contato deslizante 
entre faces altamente polidas de duas peças, geralmente chamadas de sede e anel de selagem. A sede é 
estacionária e fica conectada numa parte da sobreposta; o anel de selagem é fixado ao eixo (ou á luva) e 
gira com ele. Para que as faces da sede e do anel de selagem permaneçam sempre em contato e 
pressionadas, utilizam-se molas conectadas ao anel de selagem. 
 
 A imagem seguinte mostra uma bomba centrífuga com vedação efetuada com selo mecânico, e 
as três figuras posteriores ilustram os componentes montados passo a passo formando um selo 
mecânico convencional completo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Caixa de gaxeta com a sede do selo 
mecânico instalado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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EEEMBA 
 
 
 
 
Caixa de gaxeta com a sede e o anel de 
selagem do selo mecânico instalados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Caixa de gaxeta com a sede, o anel de 
selagem e a mola instalados, formando o selo 
mecânico convencional instalado. 
 
 
 
 
 
 
A vedação secundária, aplicada à sede e ao anel de selagem, pode ser feita de diversas 
maneiras, tais como: junta, anel “O”, anel “V”, cunha, fole, etc. No exemplo ilustrativo acima, as 
vedações secundárias são feitas com anel “O”. 
 
5.11 – MANCAIS 
 
Nas bombas centrífugas, os mancais são elementos de apoio do eixo. Os mancais têm também a 
função secundária de manter o conjunto rotativo – eixo, rotor, luva – na posição correta em relação às 
partes estacionárias da bomba. A parte do eixo que fica em contato com o mancal é chamada de 
munhão. 
 
 
Os mancais podem ser classificados de duas maneiras: 
 
e) quanto à direção da carga transmitida pelo munhão 
 
 
 
 
 
b) quanto ao tipo de atrito predominante 
 
 
 
 
Praticamente todos os tipos de mancais são ou foram eventualmente usados em bombas. 
Embora os mancais de deslizamento ainda sejam utilizados em situações específicas, a maioria das 
bombas em nossos dias utiliza mancais de rolamento. 
radiais destinados a só receberem cargas radiais 
axiais destinados a só receberem cargas axiais 
misto destinados a receberem cargas radiais e axiais 
de deslizamento 
de rolamento 
36 
EEEMBA 
 
5.11.1 - MANCAIS DE DESLIZAMENTO 
 
Embora os mancais de rolamento tenham ampliado bastante o seu campo de aplicação, ainda 
encontramos uma série de situações onde a preferência é do mancal de deslizamento. 
Em certos casos é usado por economia como, por exemplo, em bombaspequenas operando 
com líquidos limpos. Por outro lado, é aplicado em bombas para serviços severos com eixos de grande 
diâmetro, caso em que os mancais de rolamento não são disponíveis. Outra aplicação é para bombas de 
alta pressão e multiestágios, particularmente quando utilizando grandes diâmetros e altas rotações. 
Finalmente, outra aplicação é para bombas verticais submersas nas quais o mancal é sujeito ao contato 
com a água, o que elimina a possibilidade da utilização de mancais de rolamento. Em compensação, são 
raramente usados em bombas horizontais com rotor em balanço. 
 
Em bombas centrífugas, normalmente eles são bipartidos, entretanto podem ser constituídos de 
uma só peça, em forma de tubo, sendo chamados de buchas. No caso particular do mancal bipartido 
com espessura de parede muito delgada, ele é chamado de casquilho. 
 
As figuras ao lado ilustram esses tipos de mancais. Imagem superior: um 
casquilho; imagem inferior: mancal de rolamento bipartido. 
 
 
Os diâmetros dos mancais são ajustados com um valor pouco maior que o 
diâmetro do eixo. Esse espaço entre o eixo e o mancal é chamado de folga, que é 
prevista para compensar dilatação, introdução e distribuição do lubrificante, 
neutralizar pequenos desalinhamentos, e para permitir a rotação livre do eixo. 
 
 
 
 
Outras imagens de mancais de deslizamento: 
 
 
 
Um tipo especial de mancal de deslizamento é o mancal tipo Kingsbury, particularmente 
utilizado quando o esforço axial é severo. Este mancal consiste basicamente de um colar preso ao eixo e 
várias sapatas pivotadas que podem se posicionar em diferentes inclinações em função do esforço axial . 
 
37 
EEEMBA 
 
 
Mancal axial de deslizamento tipo Kingsbury 
 
5.11.2 - MANCAIS DE ROLAMENTO 
 
Os rolamentos são mancais que têm como princípio básico o movimento rolante de um 
elemento sobre o outro. Também são chamados de mancais antifricção, devido ao baixo coeficiente de 
atrito dos seus elementos rolantes. 
 
Os rolamentos são elementos de máquinas já padronizados que o construtor de bombas não 
projeta, mas apenas escolhe o tipo mais adequado. Cada tipo apresenta características particulares que 
devem merecer atenção por ocasião de sua escolha, a fim de se obter, para cada caso, a melhor solução. 
 
De um modo geral os seguintes tipos de mancais de rolamentos são usados em bombas: 
mancais de esferas e mancais de rolos. Os mancais de carreira simples de esfera e pista profunda são os 
mais usados exceto para bombas de grande porte. Suportam bem cargas axiais e radiais, mas requerem 
um alinhamento cuidadoso entre o eixo e a carcaça. Outros tipos de mancais de esferas são usados a 
depender do projeto da bomba. Os mancais de rolos são menos usados em bombas, exceto para 
diâmetros muito grandes de eixo, onde a escolha de mancais de rolamento é limitada. Normalmente 
são adequados apenas para suportar esforços radiais. 
 
 
 
Mancais de rolamentos de esferas 
 
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EEEMBA 
 
 
Mancais de rolamento de rolos 
 
5.12 – ACOPLAMENTOS 
 
Os acoplamentos são elementos mecânicos de ligação entre os eixos das bombas e das 
máquinas acionadoras. É através do acoplamento que a máquina acionadora transmite o torque para a 
bomba. 
 
De uma maneira geral, os acoplamentos podem ser classificados em dois tipos: rígidos e 
flexíveis. 
 
Os acoplamentos são chamados rígidos, quando não permitem nem movimentos laterais nem 
movimentos axiais relativos entre os eixos. Os eixos são ligados solidamente de tal modo a formarem 
um eixo único. É como se fosse um par de flanges. São usados em bombas centrífugas verticais ou em 
bombas de pequenas rotações. 
 
Os acoplamentos são denominados flexíveis , quando absorvem total ou parcialmente os 
movimentos laterais ou axiais entre os eixos, devido ao desalinhamento residual. Os acoplamentos 
flexíveis têm duas partes básicas: os cubos, que são presos aos eixos das máquinas; e a peça 
amortecedora, que absorve os desalinhamentos angular e lateral. 
 
As figuras a seguir ilustram dois tipos de acoplamentos e uma bomba centrífuga acoplada a um 
motor elétrico. 
 
Acoplamento rígido Acoplamento flexível 
 
 
 
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EEEMBA 
Acoplamento entre o eixo da bomba e o eixo do motor elétrico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
40 
EEEMBA 
6 BOMBAS HIDRÁULICAS VOLUMÉTRICAS 
 
6.1 – DEFINIÇÃO 
 
As bombas volumétricas ou de deslocamento positivo são aquelas em que a energia é fornecida 
ao líquido já sob a forma de pressão, não havendo a necessidade de transformação como no caso das 
bombas dinâmicas. Assim sendo, a movimentação do líquido é diretamente causada pela movimentação 
de um órgão mecânico da bomba, que obriga o líquido a executar o mesmo movimento que ele está 
animado. O líquido, sucessivamente, enche e depois é expulso de espaços com volume determinado no 
interior da bomba, daí receberem o nome de bombas volumétricas. 
 
Uma das características mais importantes dessas bombas é o fato de manterem a vazão média 
praticamente constante, independentemente do sistema em que atuam, desde que mantida a 
velocidade constante. Na realidade, o rendimento volumétrico e conseqüentemente a vazão, sofrem 
pequena variação em função da pressão de trabalho e da viscosidade do fluído bombeado, mesmo 
mantendo a velocidade constante. 
 
6.2 – CLASSIFICAÇÃO DAS BOMBAS VOLUMÉTRICAS 
 
As bombas volumétricas estão divididas em dois grupos: 
 Alternativas; 
 Rotativas. 
 
Os dois grupos são caracterizados pela admissão de certa quantidade de líquido, que é retido no 
interior de cada bomba, comprimido até a pressão de descarga e deslocado por completo através da 
tubulação de descarga. 
 
Nas bombas alternativas, a ação do bombeamento é feita através do movimento alternativo de 
um pistão, êmbolo ou diafragma. Nas bombas rotativas vários são os órgãos responsáveis pela ação do 
bombeamento, tais como, engrenagens, lóbulos, parafusos e palhetas deslizantes. 
 
6.3 – BOMBAS ALTERNATIVAS 
 
6.3.1 – GENERALIDADES 
 
As bombas alternativas, conforme já exposto anteriormente, são bombas de deslocamento 
positivo, cuja característica fundamental reside na sua função dosadora, que permite manter constante 
o volume bombeado, qualquer que seja a pressão na descarga, desde que mantida constante a sua 
rotação, e que a pressão na descarga esteja compatível com o projeto da bomba. Esta característica é 
que estabelece a diferença fundamental com suas equivalentes bombas centrífugas e determina grande 
versatilidade quanto às configurações operacionais. 
 
Essas bombas são caracterizadas pela admissão de uma dada quantidade de líquido, que é 
retido no seu interior, comprimido até a pressão de descarga e deslocado por completo através da 
tubulação de descarga. A bomba alternativa é uma máquina que transfere ao líquido bombeado a 
energia mecânica recebida de seu propulsor (pistão, êmbolo ou diafragma), sem passar pelo estágio 
intermediário da energia cinética, como ocorre nas bombas centrífugas. Por isso, pressões elevadas 
podem ser conseguidas com baixa velocidade do fluido bombeado. Esta é, uma grande vantagem 
quando se quer bombear líquidos abrasivos e de alta viscosidade”. 
 
41 
EEEMBA 
6.3.2 – CLASSIFICAÇÃO DAS BOMBAS ALTERNATIVAS 
 
Neste item é apresentada a classificação constante na obra técnica Bombas Industriais dos 
autores Edson Ezequiel de Mattos e Reinaldo de Falco. As bombas alternativas podem ser classificadas 
segundo os seguintes critérios: 
 
a) Quanto ao acionador: 
 - Bombas de força: quando o acionador é um motor elétrico ou de combustão interna; 
 - Bombas de ação direta: quando o acionador é uma máquina de vapor que movimenta 
diretamente o pistão, dispensando a necessidade do sistema biela-manivela. 
 
b) Quanto à posição do(s) cilindro(s) 
 A posição pode ser horizontal ou vertical. 
 
c) Quanto ao número de cilindros 
 - simplex: as bombas possuem um cilindro; - duplex: possuem dois cilindros; 
 - tríplex: possuem três cilindros; 
 - multiplex: possuem mais de três cilindros. 
 
d) Quanto ao órgão movimentador do líquido 
 - de pistão (construção usual); 
 - de êmbolo (usado para maiores pressões); 
 - de diafragma (pouco usada) 
 
e) Quanto à ação de bombeamento 
 - de simples efeito: a sucção e descarga são feitas em um só lado do pistão; 
 - de duplo efeito: sucção e descarga de ambos os lados do pistão. Enquanto um lado 
succiona, o outro descarrega e vice-versa. 
 
f) Quanto ao curso do pistão 
 - de curso constante (construção usual) 
 - de curso variável (proporciona a variação da vazão, razão pela qual é chamada também 
de bomba dosadora). 
 
As imagens a seguir ilustram duas bombas alternativas de força. 
 
 
 
42 
EEEMBA 
6.4 – UTILIZAÇÕES DAS BOMBAS ALTERNATIVAS; VANTAGENS E DESVANTAGENS 
 
Utilizações das bombas alternativas: 
 Em sistemas hidráulicos; 
 Outros serviços onde são requeridas altas pressões e baixas vazões (vazão menor que 
600 gpm – 136,26 m3/h – e pressões acima de 1000 psi – 70,30 kgf/cm2). 
 
Vantagens para a sua utilização: 
 Elevada eficiência mecânica (de 85% a 92%); 
 Vazão proporcional à sua velocidade, e é praticamente independente da pressão de 
descarga. 
 Bombas alternativas com projetos especiais são utilizadas de forma satisfatória para 
bombear líquidos de elevadas viscosidade e abrasividade. 
 
Desvantagens das bombas alternativas: 
 Apresentam vazões pulsantes; 
 O custo inicial e o de manutenção são maiores que os das bombas centrífugas e 
rotativas; 
 O conjunto de vedação em uma bomba alternativa apresenta vida útil em torno de 
2.000 horas, ao passo que um selo mecânico de bomba centrífuga operando em 
condições favoráveis, poderá atingir até 15.000 horas. 
 
6.5 – FUNCIONAMENTO DAS BOMBAS ALTERNATIVAS 
 
6.5.1 – BOMBAS DE PISTÃO 
 
Nas bombas de pistão, o órgão que produz o movimento do líquido é um pistão que se desloca, 
com movimento alternativo, dentro de um cilindro. 
 
De forma simplificada, adiante explicamos o funcionamento da bomba de pistão: 
 
a) No curso de aspiração, o movimento do pistão tende a produzir vácuo. A pressão do líquido 
no lado da aspiração faz com que a válvula de aspiração se abra e o cilindro se encha; enquanto isso 
ocorre, a válvula de recalque mantém-se fechada pela própria diferença de pressões. 
 
b) No curso de recalque, o pistão força o líquido, empurrando-o para fora do cilindro, através da 
válvula de recalque. Mantém-se, neste curso, fechada a válvula de admissão devido à diferença de 
pressão. 
 
A sucinta explicação exposta, e o desenho abaixo, mostram que o movimento do líquido é 
efetivamente causado pelo movimento do pistão, sendo da mesma grandeza e tipo do movimento 
deste. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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EEEMBA 
6.5.2 - BOMBAS DE ÊMBOLO 
 
O princípio de funcionamento dessas bombas é idêntico ao 
das alternativas de pistão. A principal diferença entre elas está no 
aspecto construtivo do órgão que atua no líquido (figura a seguir), 
devido a serem bombas recomendadas para serviços de pressões 
mais elevadas, conseqüentemente exigindo que o órgão de 
movimentação do líquido seja mais resistente, adotando-se assim o 
êmbolo, sem modificar substancialmente o projeto da máquina. Com 
isso, essas bombas podem ter dimensões relativamente pequenas. 
 
 
 
O desenho a seguir ilustra o funcionamento da bomba alternativa de êmbolo. 
 
 
 
A figura seguinte mostra uma bomba alternativa de pistão onde se observa o sistema 
manivela/biela que transforma o movimento de rotação em movimento retilíneo alternativo do pistão. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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6.5.3 - BOMBAS DE DIAFRAGMAS 
 
Nessas bombas o órgão que fornece energia ao líquido é uma membrana acionada por uma 
haste com movimento alternativo. Há casos de construção mais complexa em que a haste age em um 
fluido (normalmente óleo) que por sua vez atua na membrana. O movimento da membrana, em um 
sentido, diminui a pressão da câmara fazendo com que seja admitido um volume de líquido. Ao ser 
invertido o sentido de movimento da haste, esse volume é descarregado na linha de recalque. 
 
 
 
Essas bombas são usadas principalmente para serviços de dosagem de produtos, já que, ao ser 
variado o curso da haste, varia-se o volume admitido. 
 
6.6 – COMPONENTES E FUNÇÕES 
 
Uma bomba alternativa é composta de duas partes distintas. Uma delas engloba os 
componentes mecânicos do sistema de bombeamento (fluid end), e a outra parte é a unidade de força 
da bomba, que abriga os componentes mecânicos (Power end). As figuras seguintes mostram duas 
bombas alternativas. Na primeira, observamos as duas partes da bomba (o fluid end e o Power end)), e 
a segunda em corte, observa-se os principais componentes. 
 
 
 
 
45 
EEEMBA 
 
 
6.6.1 - COMPONENTES DO FLUID END 
 
No fluid end encontram-se instalados os componentes mecânicos do sistema de bombeamento: 
Cilindro (s), válvulas de admissão e de descarga, caixa de vedação ( stuffing Box) e o conjunto de 
bombeamento (pistão, êmbolo ou diafragma). 
 
a) Cilindro do fluid end 
É o maior componente do fluid end. Na maioria das vezes, ele não apresenta uma forma 
cilíndrica externamente, aproximando-se mais da forma retangular. É a parte da bomba que 
é submetida à pressão de trabalho, e é o principal componente da câmara de bombeamento, 
que também suporta os demais componentes deste sistema. 
 
b) Válvulas do fluid end 
O fluid end dispõe de duas válvulas. A válvula de admissão e a de descarga; ambas são 
simplesmente check válvulas. Elas são abertas apenas pelo diferencial de pressão do fluido 
bombeado, não há nenhum mecanismo para acioná-las. Vários são os tipos utilizados, tais 
como, válvula de disco, tipo asa guiada, esfera, tipo sino e outras. 
 
c) Stuffing box ou caixa de gaxetas 
Tem a função principal de fazer a vedação na haste do pistão ou êmbolo, que descreve um 
movimento retilíneo alternativo. A caixa do stuffing box pode ser integrada ao fluid end, o 
que ocorre geralmente para as bombas de pequeno tamanho, ou independentes, como 
frequentemente é usado para grandes bombas. O conjunto stuffing box é composto de 
sobreposta, de bucha de estrangulamento e de anel lanterna. 
 
d) Conjunto de bombeamento 
O conjunto de bombeamento pode ser constituído por pistão, êmbolo ou diafragma. O pistão é 
um disco cilíndrico montado numa haste e, normalmente, contém alguns tipos de anéis de 
vedação. O êmbolo é similar aos pistões da bomba alternativa e possui poucos componentes. 
É uma barra maciça que alternativamente recalca o fluido do interior do fluid end. Os 
êmbolos podem ser construídos em aço inoxidável ou material cerâmico, dependendo da 
abrasividade e corrosividade do líquido bombeado. 
 
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6.6.2 - COMPONENTES DO POWER END: 
 
O Power end é a parte de força que aciona a bomba. A sua principal função é transformar a 
energia que é recebida do propulsor, em forma de torque e rotação, em força e deslocamento, e 
transmiti-la aos elementos de bombeamento do fluid end. Seus principais componentes são: carcaça, 
mancais principais, eixo pinhão, eixo de manivelas bielas e mancais, cruzetas e pinos, retentores e o 
sistema de lubrificação. 
 
a) Carcaça 
É o maior componente de uma bomba alternativa. Ela suporta todos os componentes 
mecânicos do conjunto de força, e na maioria dos casos, também suporta o fluid end. 
 
b) Mancais principais 
Os mancais principais suportam o eixo de manivelas e todos os esforços a que estes estão 
submetidos. Os mancais podem ser de deslizamento, ou rolamentos de rolos cilíndricos ou 
cônicos, e para pequenas bombas, rolamentos de esfera. 
 
c) Eixo pinhão 
O eixo pinhão tem como função principal transmitir a potência recebida do propulsor ao eixo 
de manivelas, além de fazer uma redução interna de velocidade quando esta é requerida. 
 
d) Eixo de manivelas, bielas e mancais 
 O eixo de manivelas ou eixo excêntrico transforma