UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO (BOMBAS )pptx

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO 
MARANHÃO
CURSO DE ENGENHARIA DE
ALIMENTOS
AULA: BOMBAS 
1. BO M B A S
 Bombas são dispositivos fluidodinâmicos que fornecem
energia mecânica a um fluido incompressível (liquido)
para transportá-lo de lugar a outro.
 Essas maquinas geratrizes recebem energia de uma
fonte qualquer e cedem parte dessa energia ao fluido
na forma de energia de pressão, cinética ou ambas.
1.1. CLASSIFICAÇÃO DE BOMBAS
Bombas
Dinâmicas ou 
turbobombas
Bombas centrifugas
Radiais ou puras 
Tipo Francis
Bombas de fluxo 
misto
Bombas de fluxo 
axial
Bombas 
regenerativas ou 
periféricas
Deslocamento 
positivo ou 
volumétricos
Bombas 
alternativas
Pistão, Êmbolo, 
Diafragma
Bombas rotativas
Engrenagem, 
Lóbulos, Parafusos, 
Palhetas 
deslizantes
1.1.1. BOMBAS DINÂMICAS
 a) Bombas Centrifugas
 A energia é fornecida continuamente ao fluido por um rotor, que gira a
alta velocidade aumentando a energia cinética que depois é
transformada em energia de pressão.
Carcaça
Descarga
Sucção
Rotor
O líquido é succionado pela ação de
um impulsor que gira rapidamente
dentro da carcaça.
O movimento produz uma zona de
vácuo (no centro) e outra de alta
pressão (na periferia).
1.1.1. BOMBAS DINÂMICAS
a) Bombas Centrifugas
Número de rotores:
Um rotor: Simples estágio
Vários rotores: Múltiplos estágios (vários rotores
operando em série) que permitem o desenvolvimento
de altas pressões
 A bomba centrífuga deve ser escorvada antes de funcionar (a
linha de sucção deve estar cheia de líquido). Quando a bomba
tem ar, a pressão desenvolvida é muito pequena devido à
baixa densidade do ar.
Vantagens das bombas centrífugas:
a) Construção simples e baixo custo
b) Fluido é descarregado a uma pressão uniforme, sem pulsações
c) A linha de descarga pode ser estrangulada (parcialmente
fechada) ou completamente fechada sem danificar a bomba
d) Permite bombear líquidos com sólidos
e) Pode ser acoplada diretamente a motores
f) Não há válvulas envolvidas na operação de bombeamento
g) Menores custos de manutenção que outros tipos de bombas
h) Operação silenciosa (depende da rotação)
Desvantagens das bombas centrífugas:
a) Não servem para altas pressões
b) Sujeitas à incorporação de ar precisam ser escorvadas
c) A máxima eficiência da bomba ocorre dentro de um curto
intervalo de condições
d) Não consegue bombear líquidos muito viscosos
(limite 40 cp)
1.1.2. BOMBAS DE DESLOCAMENTO POSITIVO
 A diferença fundamental entre as turbobombas e as bombas de
deslocamento positivo é que nesta não é necessária a
transformação de energia cinetica em energia de pressão.
 Pois a energia fornecida ao liquido decorre da variação do volume
do fluido contido na própria bomba, utilizando-se mecanismos
mecânicos como no caso das bombas alternativas e rotativas.
A) BOMBAS ALTERNATIVAS
❖ A taxa de fornecimento(vazão) depende do volume varrido pelo pistão e
do número de golpes por unidade de tempo.
❖ A vazão de descarga de um fluido varia com tempo em virtude da natureza
periódica do pistão.
Vazão❖ real < pode ser volume varrido do pistão devido a ocorrência de
vazamentos ou enchimento incompleto do cilindro (hvol).
Características:
tempocilindro
real
vol
V
Q
/ pistão do todeslocamen do descarga
real descarga
h
1.1.2. BO M B A S D E DE S L O C A M E N T O
POSITIVO
 A) bombas alternativas: Movimento de vai e vem (Tipo Pistão);
 Princípio de Funcionamento:
➢ Possuem 1 ou mais câmaras no interior da qual um orgão propulsor
comunica energia de pressão ao líquido provocando seu escoamento.
➢ Proporciona as condições para que se realize o escoamento na
aspiração até a bomba, e no recalque até o ponto desejado.
A) BOMBAS ALTERNATIVAS
✓ As bombas altenativas não tem limite de pressão. Atualmente são
construídas para fornecer mais de 1000 atm.
✓ A velocidade do pistão é em geral, de 12 a 40 m/min dependendo do
curso, que pode variar de 7,5 a 60cm.
✓ São recomendadas para bombeamento de água de alimentação em
caldeiras, óleo e fluidos em geral que não contenham sólidos abrasivos,
que podem danificar as superfícies torneadas do cilindro e do pistão.
Indicações Práticas:
A) BOMBAS ALTERNATIVAS
Deslocamento de Líquido
 Simples Efeito 
 Duplo Efeito
Número de Câmaras com Pistão ou êmbolo
 Simplex
 Duplex
 Triplex
 Multiplex
Classificação:
A) BOMBAS ALTERNATIVAS
Deslocamento de Líquido - Simples Efeito e Simplex:
Figura 1. Funcionamento de uma bomba com pistão
A) BOMBAS ALTERNATIVAS
Deslocamento de Líquido - Duplo Efeito e Simplex
Funcionamento de bomba simplex de duplo efeito
A) BOMBAS ALTERNATIVAS
Deslocamento de Líquido - Duplo Efeito e Duplex
Funcionamento de bomba duplex 
A) BOMBAS ALTERNATIVAS
CORAÇÃO: UM EXEMPLO DE BOMBA DIAFRAGMA
A) BOMBAS ALTERNATIVAS
Esquema de uma bomba de diafragma Funcionamento de bomba 
de diafragma simples
A) BOMBAS ALTERNATIVAS
Funcionamento de bomba de diafragma dupla
B) BOMBAS ROTATIVAS
 O fluido(líquido) recebe a ação de forças provenientes de uma ou mais peças
dotadas de movimento de rotação, que transmitem energia de pressão,
provocando seu escoamento.
 Vazão é função do tamanho e velocidade de rotação, fornecendo vazões
praticamente constantes.
Modo Operacional:
Características:
B) BOMBAS ROTATIVAS
 O rotor provoca pressão reduzida na entrada possibilitando a admissão do
líquido à bomba, pelo efeito de pressão externa, e o líquido é ejetado pelo
lado da descarga. A medida que o elemento gira, o líquido fica retido entre
os componentes do rotor e a carcaça da bomba. Finalmente, depois de uma
determinada rotação do rotor, o líquido é ejetado pelo lado da descarga da
bomba.
Baseadas no movimento rotativo:
B) BOMBAS ROTATIVAS
o Possuem capacidade de bombeamento pequena a moderada.
o Podem bombear uma larga faixa de tipos de líquidos em uma ampla
faixa de viscosidade e temperatura. Não é recomendada para
líquidos que contenham substâncias abrasivas ou corrosivas.
o Geralmente são usadas para bombeamento de óleos minerais,
vegetais e animais, gorduras, glicose, tintas, vernizes, maioneze,
bronzeadores, cremes, etc...
Indicações Práticas:
B) BOMBAS ROTATIVAS
 Bombas de Engrenagens 
 Bombas de Parafusos
 Bombas de Lóbulos Duplos ou Triplos
Classificação:
B) BOMBAS ROTATIVAS
 Esquema de uma bomba peristáltica
Funcionamento de uma bomba peristáltica
B) BOMBAS ROTATIVAS
Esquema de uma bomba de dois lóbulos Funcionamento de uma bomba de três lóbulos
B) BOMBAS ROTATIVAS
B)BOMBAS ROTATIVAS
Bombas tipo parafusoBombas tipo parafuso
Entrada
Descarga
Rotor parafuso
2. CALCULOS RELATIVOS A PROJETOS
Para calcular uma bomba aplica-se o balanço de energia mecânica entre dois pontos 
do sistema de escoamento. 
Geralmente se escolhem os pontos de entrada e a saída.
Na figura abaixo correspondem aos números 1 e 2:
1
2
Diagrama de um sistema de escoamento impulsionado por 
uma bomba
Sistema 
considerado
Energia final 
do fluido
Energia inicial 
do fluido
Trabalho agregado
Energia de atrito
Energia inicial 
do fluido
+
Trabalho
agregado
=
Energia final 
do fluido +
Energia 
de atrito
 Energia que entra com o fluido + Energia mecânica
(P1/ρ + v1
2/2α + Z1) + W
= (P2/ρ + v2
2/2α + Z2) + Ef 
= Energia que sai com o fluido + Calor
W = (P2-P1)/ρ + (v2
2-v1
2)/2α + (Z2 – Z1) + Ef
O trabalho mecânico gera uma mudança na Energia de pressão, na
Energia cinética e na Energia potencial do fluido e libera calor devido
ao atrito com o meio.
Trabalho energia final energia inicial energia= - +
P2 v2
2 P1 v1
2
W = ( ---- + ---- + Z2 ) – ( ---- + ---- + Z1 ) + Ef
ρ 2α ρ 2α
Se dividimos todos os termos com g:
W P2 v2
2 Z2 P1 v1
2 Z1 Ef---- = (---- + ----- + ---- ) – ( ---- + ------ + ---- ) + ----
g ρg 2αg g ρg 2αg g g
Na equação final, cada um dos termos tem dimensão decomprimento ou altura. É usual encontrar o balanço de 
energia expresso dessa forma na literatura sobre bombas. 
2.1. POTENCIA E RENDIMENTO DE BOMBAS
 A potência de uma bomba está associada à taxa
de consumo de energia para transportar uma
quantidade de liquido.
 ሶ𝑊𝑢 = ሶ𝑚𝑔𝐻 = ρ𝑔𝑄𝐻
 Devido as perdas, a relação entre energia ou
trabalho útil produzido por um sistema e o
trabalho consumido por ele é
𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 = η =
ሶ𝑊𝑢
ሶ𝑊𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑖𝑑𝑎
2.1. POTENCIA E RENDIMENTO DE BOMBAS
2.1. POTENCIA E RENDIMENTO DE BOMBAS
 Exemplo 1: Na instalação da figura, a bomba B recalca água do
reservatório R1 para o reservatório R2, ambos em nível constante.
Desprezando as perdas de cargas singulares, determinar:
 A) a vazão da tubulação;
 B) a potencia da bomba em kW se o rendimento da bomba é de 73%.
 Dados: D=10cm ; L=50m ; tubos de ferro fundido (𝑘 = 2,5. 104𝑚); ℎ𝑓 =
4𝑚; ʋ = 10−6𝑚2/𝑠; 𝛾 = 104𝑁/𝑚3.
2.2. INSTALAÇÕES DE RECALQUE
 É o conjunto de equipamentos que permite o transporte e
controle da vazão de um fluido. Compreende, em geral, um
reservatório, tubos, singularidades, maquina e um reservatório
de descarga.
2.2. INSTALAÇÕES DE RECALQUE
2.3. ALTURA DE SUCÇÃO DISPONÍVEL OU SALDO
POSITIVO DE CARGA DE SUCÇÃO (NPSH)
 Representa a condição ideal para que ocorra sucção 
minimamente recomendável do liquido. 
 Existe um limite de pressão de vácuo que pode se atingir na 
sucção de uma bomba, abaixo do qual haverá o fenômeno de 
cavitação.
 𝐻𝑆 =
𝑝1
ρ𝑔
+ 𝑧𝑆 − ℎ𝐿𝑆
 𝐻𝑆 =
𝑝2
ρ𝑔
+
𝑢2
2
2𝑔
2.3. ALTURA DE SUCÇÃO DISPONÍVEL OU SALDO
POSITIVO DE CARGA DE SUCÇÃO (NPSH)
 No ponto 2: 𝐻𝑆𝑎𝑏𝑠 = 𝐻𝑆 +
𝑃𝐴
ρ𝑔
 No ponto 3: 𝐻𝑆𝑟𝑜𝑡𝑜𝑟 = 𝐻𝑠 +
𝑃𝐴
ρ𝑔
− ℎ𝐿𝑅
 Altura mínima: 𝐻𝑆𝑚𝑖𝑛𝑖𝑚𝑎 = 𝐻𝑆 +
𝑃𝐴
𝜌𝑔
− ℎ𝐿𝑅 −
𝑢3
2
2𝑔
− 𝜑
𝑢𝑅
2
2𝑔
 Altura relativa a Pv: 𝐻𝑆𝑚𝑖𝑛𝑖𝑚𝑎 =
𝑝𝑉𝐴𝑃
𝜌𝑔
 𝐻𝑆 +
𝑃𝐴−𝑝
𝑉𝐴𝑃
𝜌𝑔
= ℎ𝐿𝑅 +
𝑢3
2
2𝑔
+ 𝜑
𝑢𝑅
2
2𝑔
2.3. ALTURA DE SUCÇÃO DISPONÍVEL OU SALDO
POSITIVO DE CARGA DE SUCÇÃO (NPSH)
 𝑁𝑃𝑆𝐻𝐷 = 𝐻𝑆 +
𝑃𝐴−𝑝
𝑉𝐴𝑃
𝜌𝑟
 𝑁𝑃𝑆𝐻𝐷 = ℎ𝐿𝑅 +
𝑢3
2
2𝑔
+ 𝜑
𝑢𝑅
2
2𝑔
2.4. CAVITAÇÃO
 A cavitação ocorre quando: 
 𝑁𝑃𝑆𝐻 𝑑𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛𝑖𝑣𝑒𝑙 𝑛𝑜 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 ≤ 𝑁𝑃𝑆𝐻 𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑖𝑑𝑜 𝑝𝑒𝑙𝑎 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎
 Portanto: 
 𝑁𝑃𝑆𝐻𝐷 > 𝑁𝑃𝑆𝐻𝑅
 Exemplo 1: tendo em vista a importância da conscientização sobre a emissão de
COVs, considere o enunciado: uma indústria petroquímica foi instalada em uma
região agrícola, rica na produção de cítricos. Após o inicio da sua operação, um
pequeno agricultor apresentou problemas respiratórios. Técnicos, ao analisarem o
ar nas imediações da casa de um certo agricultor, verificaram alta concentração de
COV´s na atmosfera, principalmente benzeno. Depois de inspecionarem a planta,
detectou-se vazamento na linha do benzeno (figura 1). Após os reparos, os técnicos
resolveram refazer os cálculos relativos ao desempenho da bomba. Para tanto,
constataram que o benzeno estava sendo bombeado a 37,8º C (𝜌 = 865𝑘𝑔/𝑚3 ;
𝑝𝑉𝐴𝑃 = 26,2𝑘𝑃𝑎) através de uma tubulação de aço de 100mm de diâmetro interno e
sucção de 80mm de diâmetro na descarga, a capacidade de 40𝑚3/ℎ. A pressão
manométrica no tanque 1 acusava 200kPa, enquanto no tanque 2, mostrava
350kPa. O ponto 1 na sucção estava a 1m do nível da bomba, enquanto o ponto 2 na
linha de requalque, a 3 m acima desse nível. A perda de carga por atrito na linha de
sucção era de 0,7m, enquanto a sua perda, na linha de requalque, igual a 0,8m.
Sabendo que a pressão atmosférica era 0,93 atm e o rendimento da bomba de 50%,
estime:
 A) o valor da altura do projeto
 B) a potencia consumida por essa bomba
 C) o NPSH disponível pelo sistema
2.5. CURVA CARACTERÍSTICA DE BOMBAS
 Diagramas que possuem:
➢ Altura desenvolvida pela bomba ou carga (H)
➢ Rendimento 
➢ Potencia do eixo
➢ NPSH 
2.5. CURVA CARACTERÍSTICA DE BOMBAS
2.5. C U R V A C A R A C T E R ÍS T IC A D E
BOMBAS
2.5. CURVA CARACTERÍSTICA DE BOMBAS
 Exemplo 2: Supondo que a bomba utilizada no
exemplo 1 seja do tipo centrifuga, cuja curva
característica é aquela fornecida pela figura 3.15,
eleja a configuração da bomba em termos do diâmetro
do impelidor (em polegadas) rendimento (%), potencia
(em HP), bem como verifique se existe possibilidade
de haver cavitação.
 𝑄 =
40𝑚3
ℎ
 𝐻 = 20,55
𝑁𝑃𝑆𝐻𝑟 = 3,5
´′ = 1,04𝑚
Diametro 9’’
𝑹𝒆𝒏𝒅𝒊𝒎𝒆𝒏𝒕𝒐 = 𝟓𝟕%
𝒑𝒐𝒕𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂
2.5. CURVA CARACTERÍSTICA DE BOMBAS
2.5. CURVA CARACTERÍSTICA DE BOMBAS
 Planilha Excel:
2.5. CURVA CARACTERÍSTICA DE BOMBAS