Livro de Utilidades_2011

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS 
ESCOLA DE ENGENHARIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TÓPICOS 
EM 
UTILIDADES 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
José Flávio Marques Fonseca 
Belo Horizonte 2011 
 
PREFÁCIO 
 
 
 
Este livro é o resultado da perseverança a um ideal, em um trabalho técnico da mais alta 
qualidade, que une a experiência profissional do Prof. José Flávio Marques Fonseca com 
a necessidade acadêmica de um trabalho metódico e completo, em uma área da 
Engenharia Mecânica carente de bibliografia. 
Este colega do departamento de Engenharia Mecânica tem uma admirável trajetória de 
contribuição e dedicação à Escola de Engenharia e ao curso de Engenharia Mecânica. 
Com esta obra deixa, em definitivo, uma contribuição consistente para toda uma geração 
de novos engenheiros. 
Durante o período em que fui chefe do Departamento, fui testemunha do empenho e 
disposição do Prof. José Flávio Marques Fonseca em colaborar em todas as demandas e 
necessidades da UFMG. Foi sua iniciativa, digna de homens que sabem que o 
conhecimento não deve ficar restrito, colocar no papel todo o seu brilhante conhecimento, 
fruto de sua longa experiência como competente profissional do mercado. 
Sinto-me honrado em ter acompanhado o enorme trabalho de elaboração deste livro e, 
agora, com a enorme responsabilidade de registrar neste prefácio o quanto significa para 
uma Instituição como a nossa querida e quase centenária Escola de Engenharia, a honra 
de ter em seus quadros, um professor autor de uma obra prima que preza pela clareza do 
texto, a cobertura do tema e o cuidado na escolha das figuras e fotografias ilustrativas, 
resultando em uma obra digna da nossa UFMG. 
Melhor ainda para os alunos, futuros engenheiros e os profissionais da área, que agora 
poderão contar com um livro atual e definitivo em ar comprimido, bombeamento de 
fluidos, caldeiras, resfriamento de água, tubulações industriais, ventilação industrial e 
sistemas de vácuo, todas áreas típicas de atuação de um engenheiro mecânico que 
poderão, em última instância, dar uma efetiva contribuição profissional e técnica para o 
desenvolvimento do Brasil, colocando nosso país em destaque entre as nações que 
almejam um crescimento sustentável e duradouro. Esta é de fato, a grande contribuição 
do Prof. José Flávio Marques Fonseca. 
Parabenizo este professor, que encarna todas as qualidades que um grande mestre 
possui: honradez, dignidade, humildade, exemplo de conduta ilibada e possuidor de 
conhecimento técnico altamente especializado. Este livro demonstra claramente tudo o 
que aqui foi dito. 
Parabéns e obrigado´por sua dedicação e competência. 
 
Prof. Danilo Amaral 
Professor e chefe do Departamento de Engenharia Mecânica da Escola de Engenharia 
da UFMG, no período de 2006 a 2010. 
AGRADECIMENTOS 
 
 
 
 
 
 
Agradeço a todos aqueles que contribuíram para a consolidação dessa empreitada de 
cinco anos, resultando no fechamento dessa edição. 
 
À Sônia pela digitação. 
À Leda pela elaboração dos desenhos e gráficos. 
À Maria Alice, minha mulher pelos trabalhos de revisão. 
 
Ao professor Dr.Antônio Carlos de Andrade pelas críticas. 
Ao professor Dr. Geraldo Augusto Campolina França pelo incentivo inicial. 
Ao professor Dr. Danilo Amaral pela confiança. 
Ao professor Dr. Rudolph Huebner pelo aconselhamento. 
 
À AMF Engenheiros Associados que gentilmente patrocinou os custos dessa edição. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
INTRODUÇÃO 
 
 
 
 
 
Foi um fato marcante o estágio na GHH em Oberhausen - Sterkrade - Alemanha em 
1978, quando tive oportunidade de participar dos trabalhos de elaboração dos projetos de 
implantação do Pólo Siderúrgico da Açominas, em Ouro Branco MG, como membro da 
equipe da Usiminas Mecânica S. A. USIMEC. 
Informes técnicos, critérios de projeto, cálculos dimensionais, simulações de performance 
foram referenciais disponibilizados àqules integrantes dessa equipe de projeto. 
Desafios profissionais apareceram, entre eles o interfaceamento das diversas áreas 
envolvidas no segmento de Utilidades impondo uma procura em vários referenciais para 
se obter os informes requeridos. 
Isto me motivou elaborar este livro como um primeiro passo para tê-los em um só 
compêndio permitindo aos alunos do Departamento de Engenharia Mecânica da UFMG e 
aos colegas profissionais que lidam na área uma dinâmica melhor na obtenção desses 
referenciais. 
Se esta meta for alcançada, terei conseguido o meu objetivo. 
 
 
 
 
 
 
O Autor 
José Flávio Marques Fonseca 
Engenheiro Mecânico 
Professor da UFMG 
Professor Aposentado da PUC Minas 
Diretor Técnico da AMF Engenheiros Asssociados 
 
CAPÍTULO I 
 
 
AR COMPRIMIDO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Painel Pneumático 
 
 
 
3 
1.1 CONSIDERAÇÕES 
 
 
 
O ar comprimido é obtido pela compressão do ar atmosférico consumindo energia elétrica na sua 
geração. É uma mistura de gases e vapor de água pesando 1,2927 kg/m3 na temperatura de 0ºC e 
pressão 1,033 kgf / cm2. Conforme o fim a que se destinar, o ar comprimido deverá ser adequado 
aos requisitos do usuário por meio de filtros e secadores de umidade. 
 
Os seguintes conceitos são importantes. 
 
Ar comprimido: é o ar nas condições supridas ao usuário. 
 
Calor específico à pressão constante Cp: é definido pela relação Cp = dh / dT, onde: h = entalpia e 
T = temperatura absoluta do gás, tido como “gás ideal”. O valor adotado termicamente do calor 
específico do ar seco à pressão constante é de 0,1321 kcal / kg, à temperatura ambiente. 
 
Calor especifico a volume constante Cv: é definido pela relação Cv = du / dT sendo u a energia 
interna do gás. Para o ar seco, o valor adotado termicamente é de 0,0939 kcal / kg. 
 
Compressão isotérmica: é aquela que ocorre sem elevação da temperatura (Pv= K). 
 
Compressão adiabática: é aquela que ocorre sem transferência de calor, isto é, a compressão se 
dá em um sistema com isolamento ideal. É a razão entre os calores específicos à pressão e a 
volume constantes; n = Cp ÷ Cv = 0,1321 ÷ 0,0939 = 1,406. Tem-se como constante a relação 
Pv1,406 = K. 
 
Capacidade do compressor: é a vazão de ar comprimido recalcada pelo compressor.É expressa 
em metros cúbicos por minuto à pressão e temperatura do ar de admissão, ar livre. 
 
Descarga livre efetiva: é aquela referida à condição normal do ar atmosférico, ou seja, peso 
especifico 1,214 kg / m3 , pressão 1,033 kgf / cm2 , temperatura 20°C, umidade relativa 30%. 
 
Eficiência volumétrica: é a relação existente entre a capacidade e o volume teoricamente 
deslocado pelo compressor. 
 
Pressão manométrica: é a pressão na qual o sistema de ar comprimido irá operar. É 
caracterizada pelo índice “g”, após o dimensional, por exemplo 7,0 kgf / cm2 g. 
 
Pressão absoluta correspondente a um valor da pressão manométrica: é a pressão manométrica 
acrescida da pressão atmosférica local. 
 
Pressão absoluta do ar atmosférico Pb: é a soma da pressão parcial de vapor Pv com a pressão 
parcial do ar seco Pa , Pb = Pv + Pa. (equação 1) 
 
Temperatura absoluta do ar atmosférico: é a temperatura lida em um termômetro convencional, 
adicionada de 273 quando referida a graus Celsius, resultando graus Kelvin e de 460, quando 
referida a graus Farenheit, resultando graus Rankine. 
 
Temperatura de bulbo seco do ar TBS: é aquela registrada no termômetro de bulbo seco. 
 
Temperatura de bulbo úmido do ar TBU: é aquela registrada no termômetro de bulbo úmido. 
 
Umidade absoluta do ar W: é a relação entre a pressão parcial de vapor (Pv) e a pressão parcial 
de ar seco (Pa), definida pela expressão W = 0,622 x (Pv / Pa), (equação 2). 
Esta equação representa a razão entre a massa de vapor e a massa de ar seco. 
 
Umidade relativa do ar UR: é a relação entre a pressão parcial de vapor Pv e a pressão de saturação 
do vapor Pg à mesma temperatura. 
É definida pela expressão UR = Pv / Pg (equação 3)Pv e Pg expressos nas mesmas unidades de pressão. 
4 
1.2 COMPRESSORES 
Classificação de Compressores 
 
A pressão de ar comprimido é gerada por moto compressores alternativos ou rotativos. 
 
Nos compressores alternativos de êmbolo ou de membrana de simples ou duplo estágio, o ar é 
admitido em uma câmara de compressão. A compressão se faz por meio da redução do volume 
útil dessa câmara, processada pelo deslocamento da peça móvel, no caso o êmbolo ou a 
membrana. 
 
 
 
Compressor alternativo sobre reservatório de ar 
 
Nos compressores rotativos de palheta, de engrenagem ou de parafuso, o ar é admitido em uma 
câmara, onde o rotor girante em alta rotação lhe imprime aceleração tangencial e energia 
cinética, a qual por meio de um difusor é convertida em energia de pressão. 
 
 
 
Compressor rotativo a ar com reservatório integrado 
5 
Compressão Adiabática do Ar 
 
Os compressores realizam a compressão do ar de forma rápida tal que possa ser considerada 
aproximadamente adiabática. O sistema de refrigeração do compressor faz com que a curva de 
compressão fique um pouco abaixo da curva de compressão adiabática, mas por outro lado, o 
aumento da pressão necessária para forçar o ar através das válvulas, faz com que o trabalho 
realizado na compressão e na descarga do ar seja muito próximo daquele calculado, quando se 
assume ser a compressão adiabática. 
 
O diagrama abaixo corresponde à compressão adiabática em um compressor de um estágio. 
A área (ABV2V1A) sob a curva PV1,4 = K corresponde ao trabalho de compressão. A área BCOV2B 
corresponde ao trabalho de descarga do ar e ao produto P2V2. 
 
 
 
A área DAV1OD corresponde ao trabalho realizado pela pressão atmosférica do ar de admissão 
sobre o pistão e ao produto P1 x V1. Adicionando os trabalhos de compressão e de descarga, 
diminuindo o trabalho da pressão atmosférica e dividindo o resultado por V1 (volume inicial), 
obtém-se a pressão média no cilindro (Pm). Resolvendo e fazendo P2 / P1 = r, teremos: 
 
















−××
−
1
P
P
 P 
1 - 1,4
1,4
 = 
1,4
11,4
1
2
1Pm 














−×× 1
P
P
 P 3,5 =
0,285
1
2
1 [ ]1r P 3,5 = 0,2851 −×× , 
que é a equação da pressão média do ar em um compressor de um estágio. A potência de 
compressão é expressa por: Pm = 3,5 x P1 x [r0,285 - 1] x Q, em kgf x m/s (equação 4 a) 
onde: 
 
 
 
 
Vejamos o que acontece quando a compressão for em múltiplos estágios. Considerando que 
entre cada um ocorra um resfriamento, teremos: 
 
- temperaturas finais mais baixas; 
- potência necessária para comprimir menores; 
- parte da umidade contida no ar eliminada; 
- eficiência volumétrica aumentada pela diminuição das perdas de expansão do ar residual. 
P1 = pressão inicial absoluta 
Q = vazão em m3 / s 
6 
A condição ótima para se obter o consumo mínimo de energia de compressão consiste em dividir 
o “Trabalho de Compressão” igualmente entre os vários estágios e procurar obter um 
resfriamento até a temperatura inicial do estágio anterior. 
O diagrama usado para indicar uma compressão adiabática em dois estágios combinado a um 
resfriamento intermediário perfeito “inter cooling” tem a forma indicada na figura abaixo: 
 
Aplicando a mesma conceituação para compressores alternativos de múltiplos estágios, teremos: 
 
Compressores de dois estágios 
 








−××
× ×
−
1r P 
1 -1,4
1,42
 = Pm 1,4 2
11,4
1 x Q ou ( )1r 0,143 −×× P 17 x Q em kgf x m/s (equação 4 b) 
 
Compressores de três estágios 
 








−××
× ×
−
1r P 
1 - 1,4
1,43
 = Pm 1,4 3
11,4
1 x Q ou ( )1 r P 10,5 0,09521 −×× x Q em kgf x m/s (equação 4 c) 
 
Compressores de quatro estágios 
 








−××
× ×
−
1r P 
1 - 1,4
1,44
 = Pm 1,4 4
11,4
1 x Q ou ( )1r P 14 0,07141 −×× x Q em kgf x m/s (equação 4 d) 
1.2.1 Condições de Regime 
Os conjuntos motos compressores devem operar em condições cíclicas de carga e alívio, 
ajustadas em função dos valores de pressão mínima e máxima, requeridas pelo usuário. Para 
este objetivo é necessário instalar um reservatóri de ar entre a descarga do compressor e o 
usuário. O conjunto moto compressor estará em carga, quando suprindo ar comprimido ao 
reservatório, elevando a pressão ao valor máximo. Caso contrário estará em alívio. 
Supondo não haver demanda de ar pelo usuário,o período de carga de um moto compressor com 
capacidade de 2000 Nm3/h, conectado a um reservatório com volume geométrico de 10m3, 
operando na faixa de pressão absoluta de 6,0 kgf/cm2 a 8,0 kgf/cm2, será estimado a seguir: 
- volume máximo de ar no reservatório a 8,0 kgf/cm2 : 80 m3; 
- volume mínimo de ar no reservatório a 6,0 kgf/cm2 : 60 m3; 
- variação volumétrica: 20 m3; 
- capacidade do compressor a 8,0 kgf/cm2 : 2000 x 1,03 / 8= 257m3/h; 
- tempo de carga: 20 / (257/ 60)= 4,6 minutos. 
 
7 
1.3 POTÊNCIA DE COMPRESSORES 
Compressores Alternativos 
 
Considerando: 
 
vazão do ar comprimido: 0,00833 m3 / s 
pressão barométrica local: 1,00 kgf / cm2 
pressão do ar comprimido: 7,00 kgf / cm2 manométrica ou 8,0 kgf/cm2 absoluta 
razão de compressão P2/P1: 8,0 
 
Calcular a potência “N” para um compressor de um estágio e de dois estágios. 
 
Solução: 
 
Potência requerida para compressor de um estágio 
 
N: 3,5 x 104 x 1 x [80,285 – 1] x 0,00833= 235,79 kgf.m / s 
 
N: 235,79 x 1,3404 x 10-2= 3,1 Hp 
 
N: 3,1 x 0,746 = 2,3 kW 
 
Potência requerida para compressor de dois estágios. 
 
N: 7 x 104 x 1 x [80,143 – 1] x 0,00833= 201,93 kgf.m / s 
 
N: 201,93 x 1,3404 x 10-2 = 2,70 Hp 
 
N: 2,70 x 0,746= 2,01 kW 
 
Notas: 
 
1 - As potências calculadas deverão ser corrigidas em função do rendimento do compressor na 
faixa de 75 a 85% para compressores alternativos. 
 
2 - O índice 104 está aplicado para transformar a pressão expressa em kgf/cm2 para kgf/m2. 
 
Compressores Rotativos 
A potência dos compressores rotativos poderá ser estimada considerando-se que, para se 
comprimir 1,0 m3/min de ar atmosférico até a pressão de 7,0 bar serão necessários 7,46 kw. 
 
 
Custo Operacional 
 
Na hipótese do compressor recalcar 15 m3/min a 7,0 bar operarando 24 horas durante 30 dias e 
supondo o custo do kWh equivalente a R$ 0,12, ter-se-á: 
 
Custo mensal: 15 x 24 x 30 x 7,46 x R$ 0,12= R$ 9 668,16 
Custo anual: 12 x R$ 9.668,16= R$ 116 017,92 
8 
1.4 RESFRIAMENTO DE COMPRESSORES 
 
 
Considerando: 
 
vazão de ar comprimido: 10,65 m3 / min 
temperatura do ar comprimido quente (t q a r ): 70ºC 
temperatura do ar livre frio (t f a r ): 35ºC 
temperatura de entrada da água no after cooler (t f á g u a ): 25ºC 
temperatura de saída da água do after cooler (t q á g u a ): 30ºC 
 
Calcular a vazão da água de resfriamento. 
 
 
Solução: 
 
O balanço térmico necessário à determinação da vazão de água, irá considerar as propriedades 
termodinâmicas do ar comprimido e da água na temperatura média. 
 
Cálculo da Temperatura Média do Ar: (70 + 35) / 2= 52,5 oC 
 
Peso específico do ar a 52,5oC ( arρ ) 1,0877 kg / m3 
Calor específico a 52,5oC (Cp ar) 1,040 kj / kg x oC 
 
Cálculo da Temperatura Média da Água: (30 + 25) / 2= 27,5 oC 
 
Peso especifico da água a 27,5oC ( águaρ ) 997,3 kg / m3 
Calor específico da água a 27,5oC (Cp água) 4,179 kj / kg x oC 
 
Balanço Térmico / Cálculo da Vazão Mássica de Água 
 
.
m ar x cp ar x ∆tar = 
.
m água x cp água x ∆tágua 
 
10,65 x 1,0877 x 1, 040 x ( 70 – 35 ) = 
.
m água x 4,179 x ( 30 – 25) ⇒ 
.
m água = 20,1 kg/min. 
 
Cálculo da Vazão Volumétrica 
 
(20,1 ÷ 997,3) x 1000 ⇒ 20,2 l/min 
 
 
1.5 UMIDADE DO AR - CONDENSADO 
 
 
Para se obter a masa de vapor de água condensada no processo de compressão, calcula-se a massa 
de vapor no ar nas condições de admissão e a massa de vapor no ar nas condições de descarga. A 
diferença entre a massa de vapor no ar de admissão e a massa de vapor no ar nas condiçõesda 
descarga, será a massa de vapor de água condensada. 
9 
Procedimento para o cálculo do condensado 
 
Considerando as condições na aspiração e na descarga de um compressor: 
 
na aspiração vazão aspirada: 
umidade relativa: 
temperatura do ar: 
pressão barométrica 
70 Nm3/ h 
60% 
34°C 
0,960 kgf / cm2 
na descarga temperatura do ar 
pressão manométrica de descarga do ar 
50ºC 
8,5 kgf / cm2 g 
 
Calcular a Vazão de Condensado e a Vazão de Ar Comprimido Corrigida. 
 
Pela tabela de vapor saturado Pg a 34°C = 0,05423 kgf / cm2. Logo na aspiração teremos, 
Pv: 0,6 x 0,05423= 0,0324 kgf / cm2 
Pa: 0,960 - 0,0324= 0,9276 kgf / cm2 
W: 0,622 x (0,0324 / 0,9276)= 0,0217 kgágua / kgar seco 
 
A massa de ar seco aspirada pelo compressor será determinada aplicando a expressão: 
 
 m ar =& Pa x V / Ra xT⇒ mar =& Pa x Po x Vo / Ra x To x P em kg/h, (equação 5) 
onde: 
 
Pa pressão parcial do ar seco 
Po pressão barométrica normal 
Vo vazão normal aspirada 
Ra constante do ar 
T temperatura local do ar em K 
To temperatura normal em K 
P pressão barométrica local. Aplicando a expressão, teremos: 
 
87,42
0,96027329,27
410700,9276
arm =
××
×××
=
033,1
& kgar/h. O índice 104 corrige a pressão para kgf/m2. 
Cálculo da Massa de Água Aspirada pelo Compressor 1,89 = 87,42 0,0217 mágua ×=& kgágua / h 
 
Após a compressão, o ar está saturado a 50°C e 8,5 kgf / cm2. Nessas condições, teremos: 
 
Pg = Pv = 0,12578 kgf / cm2 
Pt: 8,5 + 0,960 kgf / cm2= 9,46 kgf / cm2. 
Pa: 9,46 - 0,12578 = 9,3342 kgf / cm2. 
W: 0,622 x ( 0,1258 / 9,3342 ) = 0,0084 kgágua / kgar seco 
Serão condensados: 0,0217 - 0,0084= 0,0133 kgágua / kgar seco 
 
Cálculo da Massa de Água Condensada 
87,42 x 0,0133 = 1,162 kgágua / h ou 1,89 – ( 0,0084 x 87,42 ) = 1,16 kgágua / h 
 
Cálculo da vazão de ar corrigida 
 
Massa de ar suprida 87,42 - (1,89 - 1,16) = 86,69 Kgar / h. 
Taxa de redução 87,42 → 100 
86,69 → X = 99,16 ∴a taxa de redução será 100 - 99,16= 0,84%, logo a massa de ar 
requerida será: 87,42 x 1,0084 = 88,15 kg / h 
 
Cálculo da Vazão de Ar Aspirado Corrigida 
 
( 88,15 x 29,27 x 273 x 0,960 ) ÷ (0,9276 x 104 x 1,033) = 75,59 Nm3 / h 
10 
1.5.1 Dispositivos de Drenagem de Condensado. 
 
 
Purgador de Bóia 
 
 
Descrição Funcional 
 
A água entra no purgador pela passagem A. A tela B protege o mecanismo 
do dreno automático contra partículas em suspensão. A água, acumulada no 
reservatório, aciona a bóia C que comanda a abertura do dreno, permitindo 
que a pressão do ar comprimido expulse a água do reservatório. Eliminada a 
água, a bóia desce e a válvula se fecha. 
 
 
 
Separadores de Umidade 
 
 
 
 
 
De
scri
ção 
Fu
nci
on
al 
 
O ar em alta velocidade contendo partículas de condensado em suspensão, entra no separador 
pela conexão, e imediatamente a velocidade é bastante diminuída, sendo obrigado a fazer uma 
mudança de direção. Devido à baixa inércia, o ar muda facilmente de direção, porém as partículas 
de condensado chocam-se contra o defletor, percolando no mesmo. 
Essas gotículas formarão gotas maiores que, por gravidade, escorrerão pela placa defletora, 
caindo para a conexão de drenagem. O ar isento de umidade segue para a conexão de saída. 
 
Diagrama de Montagem do Separador 
 
 
 
 
 
 
Item Qtde. Descrição Material Especificação 
1 1 Corpo Aço carbono ASTM-A 106 gr. B sch.80 
2 1 Defletor Aço carbono ASTM-A 285 gr. C 
3 2 Flanges Aço carbono ASTM-A 181 gr. I 
4 2 Tubos Aço carbono ASTM-A 53 sch. 80 
5 1 Bujão Aço carbono ASTM-A 105 
6 2 Torrisférico
s 
Aço carbono ASTM-A 285 gr. C 
Legenda: 
 
1- separador de umidade 
2- válvula de esfera 
3- filtro Y 
4- purgador 
 
11 
1.6 SECADORES DE AR 
1.6.1 Secadores de Ar Tipo Frigorífico 
 
 
O secador frigorífico é composto 
basicamente por dois trocadores 
de calor, o primeiro “ar/ar” o 
segundo “ar/refrigerante”. A 
secagem do ar processa-se 
quando o ar úmido e quente 
vindo do compressor é admitido 
no secador, passando pelo 
trocador “ar/ar” onde é resfriado 
pelo ar frio e seco que sai do 
secador. A seguir o fluxo de ar 
comprimido parcialmente 
resfriado é admitido no trocador 
“ar/ fluido frigorífico”, onde é 
resfriado ao ponto de saturação “+2oC”. Ocorre então a condensação e conseqüente eliminação 
do fluxo condensado por meio de purgadores. Nesta condição, isento de umidade, o ar frio e seco 
é readmitido no trocador de calor “ar/ar”, onde é aquecido pelo ar quente e úmido que entra no 
secador, e então direcionado ao consumo. 
 
 
 
Fluxograma do processo de secagem frigorífica 
 
Esse processo contempla 15 componentes dispostos conforme figura 2. 
 
 
 
 
 
 
Figura 2 – Fluxograma Frigorífico 
 
01 - compressor frigorífico 
02 - separador de óleo 
03 – condensador 
04 - tanque de líquido 
05 - válvula.solenóide 
06 - válvula de expansão termostática 
07 - trocador ar / refrigerante 
08 - trocador ar / ar 
09 - purgador 
10 - descarga de condensado 
11 - manômetro de alta pressão 
12 - pressostato diferencial 
13 - manômetro de baixa pressão 
14 - termômetro 
15 - termostato 
12 
Seleção e especificação de secadores frigoríficos 
 
 
A seleção se faz encontrando um valor de vazão expresso em normais metros cúbicos por hora 
com o qual será especificado o modelo do fabricante escolhido. 
Exemplificaremos para o caso da Dominick Hunter, considerando as condições: 
 
Ar comprimido úmido 
 
 
Ar livre 
 
 
 
 
Como as condições do projeto não são as condições do padrão, ou seja, 
 
- pressão do ar 7,0 kgf/cm2, temperatura do ar úmido 38°C e temperatura ambiente +35°C, 
 
faz-se necessário corrigi-las aplicando a expressão: C = fP x fTf x fTa x V, onde: 
 
C capacidade tabelada, em m3/h ou pcm 
V vazão do ar comprimido a ser tratado, em m3/h ou cfm 
P pressão do ar comprimido ao entrar no secador bar g 4 5 6 7 8 10 
fP fator de correção de pressão 1,15 1,08 1,04 1,00 0,97 0,93 
Tf temperatura do ar comprimido ao entrar no secador oC 30 35 38 40 45 50 
fTf fator de correção de temperatura 0,90 0,96 1,00 1,08 1,28 1,52 
Ta temperatura do ambiente onde será instalado o secador oC 25 28 30 35 38 40 
fTa fator de correção da temperatura do ambiente 0,88 0,92 0,94 1,00 1,04 1,06 
 
Para as condições citadas e aplicando os fatores de correção, será especificado o modelo 1150, 
da Dominick Hunter com 12 HP e ∆P = 0,71 bar, conforme tabela abaixo: 
 
Modelo 005 009 012 021 035 045 060 080 115 140 190 260 380 470 570 750 1150 
Capacidade m3/h 20 30 40 75 125 160 215 290 410 500 680 950 1370 1700 2000 2740 4150 
∆P bar 0,11 0.11 0.11 0.11 0.21 0.20 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 
Potência HP 0.17 0.50 0.50 0.75 0.75 0.75 1.00 1.00 1.50 2.50 2.50 2.50 5.00 6.00 6.00 10.00 12.00 
 
Isto porque C = 0,97 x 0,96 x 0,92 x 4700 = 4026 Nm3 / h, sugerindo a vazão de 4150 Nm3/h. 
Cálculo da Vazão Mássica de Condensado Gerado nesse Secador Figorífico 
 
A massa de água condensada nesse secador, admitindo o fluxo de ar comprimido nas condições 
citadas no exemplo da página 9, será calulada como a seguir: 
 
Considerando o ar saturado a +2°C e 8,5 kgf / cm2, teremos: 
 
Pg = Pv= 0,007193 kgf / cm2 
Pt: 8,5 + 0,960 kgf / cm2= 9,46 kgf/cm2 
Pa: 9,3342 - 0,007193= 9,3270 kgf / cm2. 
W: 0,622 x ( 0,007193 / 9,3270 )= 0,0004768 kgágua / kgar seco 
serão condensados: 0,0084 - 0,0004768= 0,007983 kgágua / kgar seco 
 
Massa de água condensada: 86,69 x 0,007926= 0,686 kgágua / hora 
Vazão de ar úmido 4700 Nm3/h 
Pressão do ar úmido 8,0 kgf/cm2g 
Temperatura do ar úmido 35°C 
Umidade relativa 60% 
Temperatura de bulbo úmido 22°C 
Temperatura de bulbo seco 28°C 
 
13 
1.6.2 Secadores de Ar por Adsorção 
 
 
Normalmente é constituído por duas colunas de secagem uma em stand-by, filtros para retenção 
de partículas e óleo e um aquecedor de ar, como indicado no fluxograma, figura 3 abaixo: 
 
 
 
Figura 3 – Secadores por AdsorçãoDescrição funcional: 
 
Secagem e purificação do ar 
 
O fluxo de ar úmido e eventualmente contaminado é admitido no filtro de entrada FE ocorrendo a 
retenção de partículas e de óleo. O condensado formado é eliminado pelo purgador. O fluxo de ar 
nesta condição é admitido na coluna de adsorção onde se processa a secagem; e então liberado 
ao usuário. 
 
Reativação da coluna saturada 
 
A reativação da coluna saturada é processada por um volume de 5% de ar seco aquecido, a ela 
dirigido no sentido oposto ao de operação, arrastando a umidade adsorvida para a atmosfera. A 
seguir o aquecedor é desligado e o ar frio continua escoando através da coluna, resfriando-a. 
A válvula de descarga é então bloqueada e a coluna se pressuriza pela continuidade do fluxo de 
reativação. Este procedimento evita as oscilações de pressão nesta coluna quando de seu 
retorno ao processo. 
 
Nota: o ponto de orvalho nesses secadores é de - 40oC a -70oC. 
Legenda: 
FE filtro de entrada 
CS coluna de secagem 
FS filtro de saída 
AQ aquecedor elétrico 
P purgador automático 
TI indicador de temperatura 
PI indicador de pressão 
TSH controlador de temperatura 
 
14 
Arranjos construtivos 
 
1 - Sem aquecedor 
 
Utiliza apenas o calor gerado na adsorção, processo exotérmico, para aquecer e regenerar o 
material adsorvedor do leito saturado. Esse processo promove consumo elevado do próprio ar 
comprimido, cerca de 15%. 
2 - Com bomba de vácuo 
 
É similar ao sem aquecedor, mas possui uma bomba de vácuo que reduz a contra-pressão 
exercida pela atmosfera, neutralizando as forças de atração / adesão do material adsorvedor. 
Assim, é possível reduzir até 2% do consumo de ar comprimido para a regeneração, porém 
demanda um adicional de energia elétrica para geração do vácuo. 
 
3 - Com aquecimento interno 
 
Possui resistência interna elétrica ou a vapor que aquece o leito saturado até a temperatura de 
regeneração, quando um pequeno fluxo de ar encarrega-se da purga. Se a resistência for usada 
apenas para aquecer o ar de regeneração, haverá a necessidade de maior consumo de ar, cerca 
de 8%. 
 
4 - Com aquecimento externo 
 
O fluxo de ar de regeneração é aquecido por resistência externa aos leitos. Nesse caso ocorrem 
perdas significativas de calor para o meio-ambiente, e consumo de até 8% de ar de regeneração. 
 
5 - Com soprador 
 
É similar ao tipo “com aquecimento externo”, mas possui um soprador que capta o ar ambiente, 
aquecendo-o e direcionando-o para o leito a ser regenerado. 
Dessa forma o consumo de ar comprimido para fins de regeneração é eliminado. 
 
Ciclos operacionais dos secadores de ar por adsorção por coluna 
 
Ciclo completo de funcionamento: 16,00 horas 
Operação contínua até a saturação: 8,00 horas. 
Reativação (aquecimento): 6,50 horas. 
Resfriamento: 1,00 hora. 
Pressurização: 0,5 hora. 
 
1.7 RESERVATÓRIOS DE AR 
 
São previstos para promover a regularização da intermitência do fluxo descarregado pelo 
compressor, ou para operar como acumuladores pneumáticos, garantindo o suprimento do fluxo 
de ar comprimido, quando da parada do conjunto moto compressor, por corte não previsto da 
energia elétrica. Com a redução da velocidade do fluxo de ar comprimido, quando da entrada no 
interior do reservatório, a condição de condensação da umidade contida no gás em escoamento é 
acentuada. Assim os reservatório deverão ser equipados com purgadores automáticos montados 
no tampo inferior. 
A instalação e o projeto desses reservatórios devem estar em conformidade com as posturas 
normativas da norma regulamentadora NR 13, do Ministério do Trabalho. 
15 
Dimensional dos reservatórios de ar comprimido pré fabricados 
 
 
 
 
 
 
16 
Dimensionamento volumétrico de reservatórios de ar comprimido 
 
Pode ser feito por dois critérios, em função da vazão (Q) aspirada pelo compressor. 
 
Primeiro: sugerido para reservatórios destinados à regularização da intermitência do fluxo 
descarregado pelo compressor: Q 5 =V × , em m3 (equação 6 a) 
onde: Q - vazão aspirada em m3/min. 
 
Segundo mais usual, 3 Q V = , em m3 (equação 6 b) 
onde Q é a vazão aspirada em m3/h. 
 
Se o reservatório visar garantir o suprimento de ar sem o fluxo de abastecimento funcionando 
como um acumulador, o dimensionamento volumétrico será feito em função da autonomia 
desejada por ciclos de operação, como indicado. 
 
Dimensionamento volumétrico de acumuladores de ar comprimido 
 
Calcular o volume de um acumulador para atender às seguintes condições: 
 
temperatura: 20 °C 
consumo por ciclo: 5,41 Nm3 / ciclo 
pressão máxima operacional: 9,0 kgf / cm2g 
pressão mínima operacional: 7,0 kgf / cm2g 
número de ciclos requerido: 2 
Sequencia de cálculo 
 
arbitrar o volume geométrico do acumulador; 
calcular o volume normal correspondente à pressão máxima; 
deduzir o volume do primeiro ciclo; 
calcular a pressão residual e compará-la com a condição requerida. 
 
- Volume do reservatório arbitrado: 7,5 m3 
- Volume normal : =V 
20) + (273
7,5 1,03) + (9
 = 
20) + (273
 V1,03
 ⇒
××
 73,03 Nm3 
- Volume residual após o 1° ciclo: 73,03 - 5,41 = 67,62 Nm3. 
- Pressão residual após o 1° ciclo: ⇒
××
 
20) + (273
7,5 1P
 = 
20) + (273
67,62
 1,03 P1 = 9,28 kgf/cm2a 8,25 kgf/cm2g 
Este valor é maior que o mínimo operacional com o que se conclui ser o volume arbitrado 
suficiente para um ciclo. 
 
Repete-se a mesma seqüência para verificar o atendimento ao 2o ciclo. 
 
-Volume residual após 2° ciclo: 67,62 - 5,41 = 62,21 Nm3. 
 
- Pressão residual após 2° ciclo: ⇒×× 
20) + (273
7,5 P
 = 
20) + (273
62,21 1,03 2
 P2 = 8,54 kgf/cm2a 7,51 kgf/cm2g 
Esta pressão sendo maior que a mínima operacional, demonstra que o volume arbitrado atenderá 
aos dois ciclos. 
 
Notas: 1 - Para o dimensionamento estrutural do reservatório, ver página 195. 
 2 - Para o dimensionamento da válvula de segurança, ver página 161. 
17 
1.8 TRATAMENTO DE AR COMPRIMIDO 
 
A qualidade do ar comprimido é definida pela norma ISO 8573 nas classes: 1.1.1, 1.2.1, 1.4.1, 
1.7.1, 2.1.1, 2.2.1. A qualidade de cada classe e os componentes necessários estão indicados no 
esquema abaixo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Indicações para uso das classes 
 
1 - Recomendado para uso geral, proteção localizada de válvulas, cilindros, sopragem, pintura, 
ferramentas pneumáticas, automação e jateamento. 
 
2 - Recomendado para utilização nos setores automobilísticos, mecânicos, metalúrgicos, 
plásticos, têxteis, papéisl e celulose. 
 
3 - Recomendado para garantir a eliminação de odores e menor teor residual de óleo. É sugerido 
nas indústrias alimentícias, químicas e farmacêuticas. 
 
4 - Recomendado quando o ar comprimido entrar em contato com produtos higroscópicos: 
cimento, leite em pó, resinas, liofilizados e pastilhas efervescentes, devido ao risco de absorção 
do vapor de água ou quando o ar comprimido for submetido a baixas temperaturas devido ao 
risco de congelamento do vapor de água. 
 
5 - Recomendado quando houver necessidade de baixíssimo ponto de orvalho com retenção 
máxima de particulados, como na fabricação de fibras óticas, circuitos integrados, compact discs, 
semicondutores e na instrumentação. 
 
1) Classe ISO – 8573 1.7.1, Retenção 0,01 µ m 
Ponto de Orvalho 30 a 45oC – Residual de óleo 0,01 
mg/m3 
2) Classe ISO – 8573 1.4.1, Retenção 0,01 µ m 
Ponto de Orvalho 3 oC – Residual de óleo 0,01 
mg/m3 
3) Classe ISO – 8573 1.4.1, Retenção 0,01 µ m 
Ponto de Orvalho 3 oC – Residual de óleo 0,03 
mg/m3 
4) Classe ISO – 8573 2.2.1, Retenção 1,0 µ m 
Ponto de Orvalho -40oC – Residual de óleo 0,001 
mg/m3 
4) Classe ISO – 8573 2.1.1, Retenção 1,0 µ m 
Ponto de Orvalho -70oC – Residual de óleo 0,001 
mg/m3 
5) Classe ISO – 8573 1.2.1, Retenção 0,01 µ m 
Ponto de Orvalho -40oC – Residual de óleo 0,001 
mg/m3 
5) Classe ISO – 8573 1.1.1, Retenção0,01 µ m 
Ponto de Orvalho -70oC – Residual de óleo 0,001 
mg/m3 
18 
1.9 FILTROS DE AR 
 
Os filtros convencionais trabalham com telas de nylon ou bronze sinterizado, semelhantes a uma 
peneira, sendo sucetíveis aos seguintes problemas: 
 
- rápida obstrução; 
- granulometria de 5, 10, 25, 50 e 100 mícrons; 
- impossibilidade de retenção de partículas menores que a malha; 
- ineficiente para eliminação de condensado e aerossóis de água e óleo. 
 
Os filtros coalescentes apresentam um proceso de filtragem utilizando elementos de microfibra de 
boro silicato de densidade graduada, dispostas aleatoriamente formando um labirinto, permitindo 
porém, a permanência de vazios, que tem a função de garantir baixa resistência ao fluxo e 
impedir a rápida obstrução do elemento. A palavra coalescente aplicada para filtragem de ar se 
refere a um processo em regime permanente de aerossóis de líquidos de dimensões 
submicrômicas e, que são aglomeradas em gotas maiores, através de colisão e aderência com a 
microfibra de boro silicato. Além destes filtros permitirem a retenção de partículas muito menores, 
da ordem de 0,01 mícron, pelo mesmo método conseguem reter condensado e aerossóis de água 
e óleo. 
 
Componentes do filtro coalescente 
 
Invólucro 
 
Em aço inoxidável com mostrador para verificação de saturação. 
Temperatura limite de 70oC e pressão classe 16. 
Conexões flangeadas ou roscadas, segundo a norma ANSI. 
 
Elemento filtrante 
 
- dois revestimentos em aço inoxidável à prova de choque mantêm o pré-
filtro e o meio filtrante em posição; 
- a cobertura de espuma elimina a possibilidade de passagem de líquidos 
para o ar filtrado; 
- os tampos das extremidades encontram-se firmemente fixos ao 
revestimento interno, por meio de resina epóxi; 
- cada tampo incorpora dois anéis “O ring”. 
 
Identificação dos componentes: 
 
1. camada externa do filtro; 
2. revestimento em aço inoxidável; 
3. primeira camada: pré-filtro; 
4. segunda camada: meio filtrante em rede de microfibras sem 
aglutinantes. 
 
Perda de carga em filtros coalescentes 
 
Retenção até 1,0 µm p erda de 0.14 bar. 
Retenção até 0,01µm p erda de 0.20 bar. 
Retenção até 0,001µm p erda de 0.30 bar. 
19 
Capacidade de filtragem 
 
Filtros para remoção de partículas de óleo, água e odores 
 
Capacidade a 7 
Kgf /cm2 Dimensões em mm 
Elemento 
Filtrante Carcaça 
tamanho Nm3 / h SCFM 
Conexões 
rosca BSP A B C D 
Peso 
Kg Tipo Qte
. 
0009 90 54 3/8” 275 Ø 70 180 150 1,5 03/10 1 
0012 120 72 ½” 335 Ø80 235 200 1,6 04/20 1 
0027 270 162 1” 415 Ø105 295 255 2,2 05/25 1 
0048 480 288 1 ½” 580 Ø150 405 345 5 07/30 1 
0072 720 432 2” 580 Ø150 405 345 6 10/30 1 
0108 1080 648 2” 1016 Ø200 901 450 28 15/30 1 
0144 1440 864 2 ½” 1016 Ø200 901 580 33 20/30 1 
0192 1920 1152 3” 1316 Ø200 1191 850 40 30/30 1 
0288 2880 1728 3” 1351 Ø260 1206 850 54 30/50 1 
 
 
Notas: 
- filtros tamanhos 0009 – 0072 carcaça em alumínio contendo purgador automático tipo bóia e 
manômetro diferencial; 
- filtros tamanhos 0108 – 0288 carcaça em aço carbono contendo purgador automático tipo 
termodinâmico e manômetro diferencial; 
- disponíveis para pressões até 16 bar e temperatura até 70ºC. 
 
 
Filtros esterilizantes 
 
 
Capacidade a 7 
kgf /cm2 Dimensões em mm 
Peso 
kg 
Elemento 
Filtrante Carcaça 
tamanho 
Nm3 / h SCFM 
Conexões 
rosca BSP 
A B C D Tipo Qte
. 
0009 90 54 3/8” 216 Ø 110 55 80 1,8 03/10 1 
0012 120 72 ½” 244 Ø180 55 110 2,2 04/20 1 
0027 270 162 1” 297 Ø125 74 135 3,0 05/25 1 
0048 480 288 1 ½” 370 Ø160 81 185 4,9 07/30 1 
0072 720 432 2” 452 Ø160 81 260 5,8 10/30 1 
0108 1080 648 2” 579 Ø170 81 390 6,7 15/30 1 
0144 1440 864 2 ½” 752 Ø200 110 515 18 20/30 1 
0192 1920 1152 3” 1005 Ø200 110 770 20 30/30 1 
0288 2880 1728 3” 1034 Ø240 125 770 21 30/50 1 
 
 
Notas: 
- carcaça: totalmente em aço inox; 
- disponível para pressões até 16 bar. 
 
 
 
20 
1.10 PROJETO 
Generalidades 
 
O projeto de um sistema de ar comprimido engloba duas áreas: a de produção e a de distribuição 
do ar. Em ambas, há de se definir os equipamentos componentes, a partir do que, será possível 
especificar os materiais aplicáveis, de forma que o usuário do ar comprimido possa ser 
plenamente atendido, de acordo com suas necessidades 
 
Na produção de ar comprimido consideram-se os equipamentos: 
 
- moto-compressores, reservatórios, filtros de admissão, secadores de ar e purgadores. 
 
Na distribuição do ar comprimido considera-se: 
 
- tubos, conexões, filtros, válvulas, mangueiras, lubrificadores / reguladores, cilindros, 
instrumentos, purgadores e painéis pneumáticos. 
 
Traçado de redes de distribuição 
 
Para um bom projeto de sistema de distribuição, o traçado das redes deverá obedecer o 
planejamento mostrado a seguir: 
 
- marcar em planta os pontos de utilização, indicando o consumo, pressão, temperatura, natureza 
do ar requerido e simultaneidade de operação; 
- escolher o local da casa de compressores que, na medida do possível, deverá ficar no centro 
geométrico dos consumos. Contudo, na maioria dos casos esta centralização não é viável por 
interferências diversas; 
- implantar a rede de distribuição. 
- marcar em planta as posições das válvulas de shut-off de linha, manômetros, lubrificadores e 
acessórios em geral; 
- prever declividade na linha de forma a permitir o escoamento do condensado; no caso de redes 
niveladas, prever dispositivos de drenagem que irão coletar o fluxo condensado. 
- implantar purgadores nos pontos baixos, e instalar dispositivos de drenagem nos trechos de 
transição de elevações e nos trechos horizontais, a cada 40 metros; 
- implantar a instrumentação de indicação e de controle de acordo com as necessidades 
processuais; 
- projetar a tomada de ar para o consumo pela parte superior da rede de alimentação; 
- verificar a necessidade ou não de se instalar junto ao ponto de consumo, filtros lubrificadores e 
reguladores de pressão; 
- verificar a necessidade de amortecedores de vibrações e conexões rotativas; 
- identificar as redes e cada componente em conformidade com o programa; 
- identificar os suportes e indicar os espaçamentos entre os suportes; 
- concentrar os bocais dos reservatórios de ar em setores angulares para viabilizar a instalação 
de escada e bocas de visita. 
 
Simbologia 
 
Na elaboração do projeto há de se considerar uma simbologia que represente os componentes 
envolvidos na geração, distribuição, armazenagem e distribuição do ar comprimido, bem como 
equipamentos, válvulas direcionais, válvulas de bloqueio, válvulas de regulagem, cilindros e 
reservatórios. 
Essa simbologia para uso em fluxogramas está indicada a seguir. 
21 
 
 
22 
Fluxograma de engenharia 
Centrais de Geração 
 
 
 
Com secador frigorífico Com secador de adsorção 
23 
Fluxograma de engenharia 
 
Sistema usuário 
 
 
24 
Arranjo sugerido para Casa de Máquinas 
 
 
 
 
 
 
 
25 
Isométrico geral referente ao fluxograma de engenharia do sistema usuário, página 23. 
 
 
 
26 
Spools de fabricação 
 
 
 
 
27 
Componentes das Redes de Distribuição 
 
 
 
Válvula Gaveta indicada para condições operacionais ON-OFF. Não tem restrição diametral. 
Permite uma passagem do fluxo totalmente livre. 
 
Válvula Esfera indicada em alternativa à válvula gaveta, porém limitada a 4”. 
 
Válvula Globo indicada para controle de vazão do fluido. 
 
Válvula de Retenção indicada para reter o refluxo do ar comprimido. 
 
Válvula de Segurança é um dispositivo de alívio de pressão caracterizado pela abertura total e 
imediata. 
 
Válvula de Alívio idêntica à de segurança, porém a abertura é proporcional à pressão. 
 
Válvula Direcional de Duas Vias: indicada para acionamento de cilindros pneumáticos. Possui duas 
posições, permitindo ou não a passagem de ar. 
 
Válvula Direcional de Três Vias: indicada para acionamento de cilindros pneumáticos. Possui uma 
entrada de ar, uma saída e um escape para a atmosfera. 
Estasválvulas direcionais para serem acionadas requerem um atuador mecânico, elétrico ou 
pneumático. 
 
Purgadores: previstos para drenagem do condensado formado. O condensado é admitido no 
corpo do purgador pela conexão de entrada e acumula no fundo forçando a bóia no sentido 
ascendente com o que ocorre a abertura de descarga. Uma vez descarregado o condensado, o 
purgador tende a ficar pressurizado bloqueando o fluxo do condensado. Para eliminar tal bloqueio 
é previsto uma conexão de equilíbrio que deve ser ligada à rede, ver página 10. 
 
Lubrificadores: previstos para ajustar a vazão de óleo lubrificante conforme requerido pelo 
equipamento a ser lubrificado, possibilitando ainda suspender momentaneamente o fluxo 
lubrificante para recarga de óleo, sem interrupção do fluxo de ar. 
 
Cilindros: podem ser de simples ação quando a força desenvolvida for apenas em uma direção. 
Quando esta for desenvolvida tanto no avanço como no retorno do cilindro este é dito de dupla 
ação. Podem ser de eixo simples ou passante com ou sem regulagem de curso e com ou sem 
tubo de parada, ver página 29. 
 
Filtros: previstos para processar a separação das impurezas pela ação de força centrífuga, 
partículas maiores e pela passagem do ar em um elemento filtrante. Podem ainda ser usados 
para remoção de óleo, vapores ou odores de hidrocarbonetos do ar comprimido, ver página 18. 
 
Mangueiras: podem ser de dois tipos: borracha sintética com reforço de trançado têxtil e 
cobertura de borracha sintética ou borracha sintética com trançado interno de fio têxtil, reforço 
com trançado de aço e cobertura têxtil impregnado com borracha sintética. Em ambos os casos 
os terminais das mangueiras poderão ser fixos ou giratórios, reusáveis ou não. 
 
Tubos e conexões: conforme especificação apresentada a seguir. 
28 
Especificação de materiais dos componentes das redes de ar comprimido 
 
FLUIDO: Ar Comprimido NORMA BÁSICA: ANSI B31.3 TEMPERATURA (ºC): 65 
CLASSE: 150 AQUECIMENTO: NÃO PRESSÃO (MPA): 1.05 CORROSÃO: 1.27mm ISOLAMENTO:NÃO 
DIÂMETRO NOMINAL - mm 
ITEM CARACTERÍSTICA 
15 a 50 65 a 250 300 a 600 650 a 1200 > 1200 
DIMENSIONAL NBR 5587 
ESPESSURA CLASSE R CLASSE N 
ACABAMENTO PRETO OU GALV. 
MATERIAL NBR 5590 GR A ou B 
EXTREMIDADES PLANA BISELADA 
 
 
TUBO 
FABRICAÇÃO COM COSTURA 
DIMENSIONAL NBR 6943 ABNT PB 157 
ESPESSURA CLASSE 10 IGUAL A DO TUBO 
ACABAMENTO PRETO 
MATERIAL NBR 6590 ASTM A 234 WPB NBR 5590 (1) 
CONEXÕES 
EXTREMIDADES ROSCA NBR 6414 BISELADA 
DIMENSIONAL ANSI B 16.5 (2) 
CLASSE CL 150 
TIPO/FACE SOBREPOSTO – COM RESSALTO 
FLANGE 
MATERIAL ASTM A 105 GR B 
CORPO NBR 6314 ASTM A 216 GR WCB 
INTERNOS AÇO INOX 
EXTREMIDADES ROSCA NBR 6414 FLANGE ANSI B 16.5 
GERAL 
CLASSE PN 16 CL 150 
CASTELO CPPU PARAFUSADO AO CORPO 
HASTE HARI HARE 
 
V 
 G 
A DIMENSIONAL NBR 8465 ABNT EB 141 / I 
TIPO DE CORPO TRIPARTIDO BIPARTIDO 
DIMENSIONAL NBR 10284 ABNT EB 141 / II 
V 
E 
S 
VEDAÇÃO PTFE 
DIMENSIONAL 
 
B 
L 
O 
Q 
U 
E 
I 
O V 
B 
L VEDAÇÃO 
- 
- 
 
CASTELO CPPU PARAFUSADO AO CORPO 
HASTE HARI HARE 
CO
N
TR
.
 
V 
 G 
L 
DIMENSIONAL NBR 8466 ABNT EB 141 / V 
TIPO PORTINHOLA 
DIMENSIONAL 
V 
Á 
L 
V 
U 
L 
A 
V 
R 
E 
TAMPA 
TIPO MÁQUINA ANSI B 18.2.1/2 SEXTAVADA SÉRIE PESADA 
MATERIAL ASTM A 307 GR B 
ROSCA ANSI B 1.1 
 
PARAFUSOS 
E 
PORCAS 
ACABAMENTO GALVANIZADO 
TIPO PRÉ CORTADA PARA FLANGE COM RESSALTO 
JUNTA 
MATERIAL PAPELÃO HIDRÁULICO NBR 5893 ESPESSURA: 1,6 mm 
NOTAS 1 - CONEXÕES GOMADAS FABRICADAS DE TUBO OU CHAPA SOLDADOS, VER PÁGINA 14.8. 
 2– FLANGES DN<65 SÃO USADOS SÓ EM CASOS ONDE A ROSCA NÃO É INDICADA; NESTE CASO USAR FLANGES DE 
 ENCAIXE. 
29 
1.11 PARÂMETROS DIMENSIONAIS 
Velocidades de escoamento nas tubulações: 
admissão 5 a 6 m/s 
distribuição principal 6 a 8 m/s 
distribuição secundária 8 a 10 m/s 
mangueiras 15 a 30 m/s 
Perda de carga entre o ponto de referência e o ponto mais afastado: 0,30 kgf/cm2. 
Vazamento máximo de 10% da vazão máxima simultânea. 
Declividade das linhas 0,5% a 1,0%. 
Referente ao consumo de ferramentas pneumáticas, segundo Atlas Copco com valores 
expressos em m3 / min referidos a 7,0 kgf / cm2 e 20°C. 
Tipo Consumo Mínimo Consumo Máximo 
soprador 0,65 1,95 
secador 0,30 0,60 
rebarbador 0,37 0,74 
bico de limpeza 0,50 0,50 
esmerilhadeira 0,50 0,50 
furadeira 0,30 0,40 
rosqueadeira 0,90 1,10 
rebitador 0,34 1,30 
chave de impacto 0,25 0,34 
pistola de pintura 0,50 1,55 
jato de areia 1,55 1,55 
Referente ao consumo de cilindros pneumáticos 
 
Diâmetro Consumo de ar em dm3 por ciclo Avanço e Retorno por milímetro de curso sob várias pressões em kgf/cm²
Cilindro haste 1.5 4.0 7.0 10.0 12.0 15.0 18.0 21.0 
1 ½” 5/8” 0,005 0,010 0,016 0,022 0,026 0,032 0,038 0,044 
2” 5/8” 0,009 0,019 0,030 0,041 0,049 0,060 0,071 0,082 
2 ½” 5/8'” 0,015 0,031 0,049 0,067 0,080 0,098 0,116 0,135 
1” 0,025 0,050 0,081 0,111 0,132 0,162 0,192 0,223 3 ¼” 1 3/8” 0,024 0,048 0,077 0,105 0,125 0,154 0,193 0,212 
1” 0,039 0,078 0,125 0,172 0,203 0,250 0,297 0.344 4” 1 3/8” 0,039 0,078 0,125 0,172 0,203 0,250 0,297 0.332 
1” 0,062 0,124 0,198 0,272 0,322 0,396 0,470 0.544 5” 1 3/8” 0,061 0,121 0,194 0,267 0,315 0,388 0,461 0,533 
1 3/8” 0,089 0.177 0,284 0,390 0,461 0.568 0,674 0.781 6” 1 ¾” 0,087 0,174 0,279 0,384 0,453 0,558 0,562 0,767 
1 3/8” 0,159 0,318 0,510 0,701 0,829 1,020 1,211 1,402 8” 1 ¾” 0,158 0,316 0,506 0,696 0,822 1,012 1,201 1,391 
1 ¾” 0,249 0,498 0,797 1,096 1,295 1,594 10” 2” 0,248 0,496 0,794 1,092 1,290 1,588 
2” 0,359 0,719 1,150 1,581 1,869 2,300 12” 2 ½” 0,359 0,719 1,150 1,581 1,869 2,300 
 
Referente à força exercida pelos cilindros pneumáticos 
 
kgf/cm² 1.4 2.8 4.2 5.6 7.0 8.4 9.8 11.2 12.6 14.0 15.4 16.8 18.2 19.6 21.0 Diâmetro 
Cilindro Psi 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 
1 ½” 16 
255 
32 48 64 80 96 112 128 144 160 176 192 208 224 240 
2” 28 56 84 112 140 166 196 224 252 280 308 336 364 392 420 
2 ½” 44 88 132 176 220 264 308 352 396 440 484 528 572 616 660 
3 ¼” 75 150 225 300 375 450 525 600 675 750 825 900 975 1050 1125 
4” 113 226 339 452 565 678 791 904 1017 1130 1243 1356 1469 1582 1695 
5” 179 358 537 716 895 1074 1253 1432 1611 1790 1969 2148 2327 2506 2685 
6” 255 510 765 1020 1275 1530 1785 2040 2295 2550 2805 3060 3315 3570 3825 
8” 454 1908 1362 1816 2270 2724 3178 3632 4086 4540 4994 5448 5902 6356 6810 
10” 709 1418 2127 2836 3545 4254 4963 5672 6381 7090 7799 8508 
12 
Força 
em kgf 
1021 2042 3063 4084 5105 6126 7147 8168 9189 10210 11231 12252 
30 
1.12 CIRCUITOS PNEUMÁTICOS 
 
Painéis Pneumáticos / Válvulas Direcionais 
 
Fluxograma Pneumático 
 
 
Cálculo da vazão de ar requerida para o acionamento de cilindros 
 
Exemplo numérico 
 
Determinar a vazão de ar comprimido em m3/h, para suprir o consumo de ar comprimido de um cilindro 
de 2 ½” com haste de 5/8”, necessária para promover um deslocamento de 10cm (5+5) em 30s. 
Considerar a pressão na entrada do cilindro equivalente a 4,0 bar. 
 
Solução: 
- consumo unitário, conforme tabela página anterior 0,031 dm3/mm 
- consumo total 0,031 x 100 = 3,1 litros 
- vazão 
100030
360013
×
×,
=0,372 m3/h a 4,0 bar. 
31 
Folha de dados para dilindros pneumáticos 
 
ITEM DESCRIÇÃO 
1 Cilindro pneumático: 8 Garfo ponteira fêmea 1 peça 
Fabricante de Referência : Parker Rosca 16unf: ø 3/4" 
Código de referência: 3520M0510-137-0450 Material: aço 
Local: Silo de Bolas SI-144A-9507 Código de referência: 3520-0020 
Serviço: Acionamento da comporta Fabricante: Parker 
Modelo: Informar Pino com anéis elástico p/ garfo: 1 peça 
Item: Informar Material: aço 
TAG: CP-144A-9507 Código de referência: 3520.3346 D
ES
CR
IÇ
ÃO
 
Quantidade: 1 peça 
AR
TI
CU
LA
ÇÃ
O
 
Fabricante: Parker 
2 Período de trabalho 24 h/dia ; 365 dias/ano 
Ciclo de trabalho: a cada 10 minutosServiço (pesado; médio; leve): Pesado 
Ambiente (poeirento; úmido; corrosivo): Poeirento / Úmido 
Fluido ar comprimido filtrado e lubrificado 
Temperatura ambiente: 10 a 40 °C 
Temperatura de trabalho: -10 a 80 °C 
Altitude: 840 m 
Força desenvolvida (avanço/retorno): 445 / 427 kgf 
Pressão de serviço: 3,60 kgf/cm² 
Pressão de projeto: 10 kgf/cm² 
CO
ND
IÇ
AÕ
 
DE
 
O
PE
RA
ÇÃ
O
 
Curso: 450 mm 
3 Tipo de cilindro: Dupla ação 
Diâmetro do cilindro: 5” 
Extremidade da haste: Rosca externa ø3/4” 16-UNF-2 A 
Diâmetro da haste: 1” 
Curso máximo : 450 mm 
Tipo de fixação: Munhão central 
Conexões : ø1/2” NPT 
Materiais: camisa Alumínio / Latão 
 cabeçote Alumínio / Ferro fundido 
 haste Aço inox. 
 mancal da haste Bronze 
 êmbolo Alumínio / Ferro 
 guarnições Buna-N 
Proteção para a haste (sanfona): Sim 
Material da sanfona : Neoprene 
Código da sanfona: 1923-211X 
fabricante: Paker 
Ação: Ar para abrir e fechar 
Posição de Falha elétrica: Fechado 
CA
RA
TE
RI
ST
IC
AS
 
CO
NS
TR
UT
IV
AS
 
Posição de Falta de Ar: manter fechado 
4 Válvula direcionadora com Solenóide simples: Sim 
Tipo : 5 vias 
Alimentação elétrica: 120V – CA - ± 10%, 60Hz 
Conexão elétrica : 3/4” NPT. 
Invólucro ( IEC / 44 ) : IP65 
Conexão pneumática : 1/2” NPT. 
Pressão do ar de suprimento: 5,0 kgf/ cm² 
Filtro regulador e lubrificador de linha Sim 
Sensores magnético para indicação do posicionamento: Sim 
Placa de identificação: Sim 
Material da placa: Aço Inox 
AC
ES
SO
RI
O
S 
Caracteres: Em baixo relevo 
5 Espigões serrilhados roscado : ø 1/2" NPT 
quantidade 
Niples duplos roscado: 1/2" NPT 
Quantidade: 
Mangueira de borracha com uma trama de rayon: 10 kgf/cm² 
Quantidade: 
Braçadeira em Aço inox: rosca sem fim CO
NE
XÕ
ES
 
Quantidade: : 
Válvulas reguladoras de vazão - ref. 3250: corpo latão - C vedação em buna-N. 6 Quantidade : 
Silenciadores : tipo / material simples /alumínio 
Diâmetro: compatível com a válvula direcional 7 
Quantidade: 
 
Nota: outros fornecedores SMC, FESTO. 
32 
P pressão absoluta de projeto em kgf / cm2 
Pn pressão absoluta normal em kgf / cm2 
T temperatura de projeto em K 
Tn temperatura normal em K 
Q vazão de projeto em m3/min 
Qn vazão normal em Nm3/min 
 
Q vazão de projeto em m3 / h 
V velocidade em m / s 
d
 
diâmetro nominal em polegada 
di diâmetro interno em m 
a coeficiente em m 
 
V velocidade em m/s 
Q vazão de projeto em m3/h 
di diâmetro interno em m 
 
1.13 DIMENSIONAMENTO DE REDES 
 
Considerando a possibilidade da rede de distribuição operar com fluxos em condições de pressão 
e/ou temperatura distintos, há de se promover a correspondência destes parâmetros às 
condições normais para que seja viável a soma destes fluxos. 
1.13.1 Seqüência de Cálculo 
 
- determinar a vazão em Nm3 / min; 
- corrigir a vazão normal para as condições de projeto; 
- determinar a velocidade de escoamento, limitada a 20m/s; 
- calcular o diâmetro em polegadas; 
- verificar a velocidade em m/s; 
- calcular a perda em Kgf/cm2. 
 
Correção de vazão normal às condições do projeto P x Q / T= Pn x Qn / Tn, (equação 7) 
onde: 
 
 
 
 
 
 
Cálculo do diâmetro d= [(4 x Q) / (pi x v x 3600)]0,5 x (100 / 2,54), (equação 8) 
onde: 
 
 
 
Velocidade real de escoamento v= (4 x Q) / (3600 x pi x di2), (equação 9) 
onde: 
 
 
 
Cálculo do coeficiente ”a”= 0,000507 + (0,00001294 / di), (equação 10) 
onde: 
 
 
Correção do peso específico do gás, arρ = Nρ x P xTN / Z x PN x T (equação 11) 
 
onde - arρ peso específico do ar na temperatura e pressão do escoamento em kgf/ m3 
 - Nρ peso específico do ar nas condições normais em kgf / Nm3 . 
- P pressão de escoamento no trecho em kgf / cm2 
- PN pressão normal em kgf / cm2. 
- T temperatura de escoamento em K 
- Tn temperatura normal em K 
- Z fator de compressibilidade 
 
Cálculo da perda de carga ∆ P = (3,25 x a x Q2 x Lx arρ ) / (di5 x 36002), (equação 12) 
onde: Q vazão de projeto em m3/h 
L comprimento virtual do trecho em m, conforme tabela 1.13.2 
arρ peso específico do ar na pressão de escoamento em kg/m3 
di diâmetro interno em m 
∆ P perda de carga em kgf/m2 
 
33 
1.13.2 Comprimentos Equivalentes das Conexões 
 
 
 
 
 
 
 
Nota: o comprimento virtual é obtido somando-se ao comprimento real do trecho o comprimento 
equivalente correspondente às conexões, válvulas e acessórios. 
 
34 
1.13.3 Cálculo de Diâmetros e Perda de Carga 
 
Considerando: 
 
 
vazão de ar : 210 Nm3 / h 
pressão no início do trecho: 7,0 kgf /cm2 
velocidade de escoamento: 8,0 m / s 
temperatura de escoamento: 20°C Ξ 293 K 
comprimento: 100 m, vide nota 1 
pressão barométrica 1,03 kgf/cm2 Ξ 760 mmHg 
temperatura normal 15oC Ξ 298 K 
peso específico do ar 1,243 kg/Nm3 
 
 
Nota 1: considerado o virtual correspondente à soma do real com os equivalentes das 
conexões. 
 2: condições normais: PN = 1,03 kgf / cm2, TN = 15oC 
 
Correção da vazão 
298 7,0) + (1,03
293 1,03 210
 : Q =
×
××
 27,3 m3/ h 
 
 
Cálculo do diâmetro nominal: 
2,54
100
 
3600 8 
27,3 4d =×
××
×
pi
: 
"1,3 
 
 
Como o valor nominal 1,3” não é comercial, adotar 1 1/2” e recalcular a velocidade em função do 
novo diâmetro interno, neste caso 0,0381 m, considerando a parede do tubo Sch 80. 
 
Cálculo da velocidade real de escoamento 
0,0381 3600
27,3 4
 :V =
××
×
2pi
 6,69 m / s 
 
Correção do peso específico do ar para a pressão e temperatura do escoamento, considerando o 
fator de compressibilidade “Z” = 1. 
 
arρ = 1,243 x ( 7+1,03) x(273+15) / 1 x 1,03 x (273 + 20) = 9,39 kg / m3 
 
Cálculo do coeficiente “a”. 
 
 
0,0381
0,00001294
 + 0,000507a = : . m 0,0008464 
 
Cálculo da perda de carga no trecho 
 
2
m / kgf : 1867 = 2360050,0381
9,39 100 227,3 0,0008464 3,25
p
×
××××
∆ ou 0,1867kgf / cm2 
 
Cálculo da pressão no final do trecho: 7,00 – 0,1867 = 6,81 kgf / cm2. 
 
 
 
 
CAPÍTULO II 
 
 
BOMBEAMENTO DE FLUIDOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Central de Bombeamento 
 
 
 
 
 
 
 
 
 37 
2.1 CONCEITUAÇÃO INTRODUTÓRIA 
 
 
Os sistemas de bombeamento industrial requerem: 
- área destinada à “casa de máquinas” para abrigar os conjuntos moto bombas, além dos 
quadros de comando, controle elétrico e monoviga de manutenção. 
- tanque de acumulação do fluido a ser bombeado, projetado de modo que a lâmina do fluido fique 
estável. 
- controles de nível para quatro condições operacionais: muito alto, alto, baixo e muito baixo. 
 
Bombas Escorvadas e Bombas não Escorvadas 
 
O sistema de bombeamento é projetado com duas redes: a de sucção que interliga o tanque de 
acumulação do fluido com a conexão de entrada na bomba, e a de recalque que conecta a 
descarga da bomba ao usuário do fluido bombeado. 
Existem dois níveis referenciais: o primeiro da lâmina do fluido, o segundo do eixo da bomba. 
Considerando o nível igual a zero, a bomba estará escorvada (afogada) sempre que o o nível do 
fluido estiver acima do eixo da bomba; será não escorvada em caso contrário. 
 
Referenciais para projeto 
 
Nos casos em que a bomba for instalada na condição de “não escorvada”, a tubulação de sucção 
deverá ser projetada com caimento no sentido da bomba para o tanque, a fim de evitar a 
formação de bolhas. Deverá também dispor de uma tubulação derivada da rede de recalque e 
equipada com válvula de bloqueio manual, para escorva da bomba quando necessário. 
Se for necessário para as condições operacionais do bombeamento mais de um conjunto moto 
bomba, cada um deles deverá ser projetadocom redes de sucção independente. 
Cada rede de sucção, por sua vez, deverá conter no ponto de tomada do fluido, um conjunto de 
válvulas de pé com crivo, e na conexão de entrada da bomba, uma redução excêntrica e um 
amortecedor de vibração. 
 
Considerações técnicas 
 
Referentes às tubulações de sucção: 
 
- evitar pontos altos para não favorecer o acúmulo de bolhas; 
- ter a menor perda de carga possível (usar diâmetro maior que o do bocal de sucção); 
- utilizar filtros e quando houver sucção dupla, os ramais devem ser exatamente simétricos; 
- observar para que o peso da tubulação não atue sobre a bomba; 
- instalar vacuômetros. 
 
Referentes às tubulações de recalque: 
 
- Instalar juntas de expansão. 
- instalar manômetros antes das válvulas de bloqueio; 
- observar para que o peso da tubulação não atue sobre a bomba. 
 
Referentes aos sistemas de bombeamento de fluidos aquecidos: 
 
- projetar dispositivos de aquecimento para o conjunto moto bomba em standy-by quando a 
operação ocorrer em temperatura maior que 100oC. 
 
 38 
2.2 CASA DE BOMBAS 
Arranjo sugerido para casa de bombas não escorvadas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 39 
Arranjo sugerido para casa de bombas escorvadas 
 
 
 
 
 40 
2.3 FLUXOGRAMA - SISTEMA USUÁRIO 
 
 
 
 41 
2.4 TIPOS DE BOMBA 
 
As bombas podem ser classificadas em volumétricas ou em turbo bombas: 
 
As bombas volumétricas também chamadas de deslocamento positivo: quando o deslocamento 
do fluido ocorrer na mesma velocidade, direção e sentido do elemento propulsor. 
As turbo bombas também chamadas de hidrodinâmicas: quando o deslocamento do fluido é 
decorrente da ação centrifuga imposta pelo giro deste elemento propulsor. 
 
Como exemplos construtivos destas bombas, podemos citar: 
 
- bombas volumétricas: - de diafragma alternativa pneumática 
- de engrenagem rotativa 
- de parafuso ou fuso rotativa 
- de rolo rotativa 
- peristáltica rotativa 
- turbo bombas: - centrífuga rotativa 
- axial rotativa 
 
Se desejarmos um quadro comparativo que sugira a aplicabilidade de um ou outro tipo, podermos 
considerar o que se segue: 
 
Tipo 
Turbo Bombas Bombas Volumétricas 
 
 
 
Parâmetro 
Centrifuga Axial Rotativa Alternativa 
Altura de 
sucção 
em metros 
4,50 4,50 6,50 6,50 
Fluidos 
bombeados 
limpos ou 
abrasivos 
limpos ou 
abrasivos 
viscosos 
e não abrasivos 
limpos 
e puros 
Pressão 
de recalque baixa a alta baixa a alta média 
conforme pressão 
 do ar comprimido 
Vazão de 
recalque alta muito alta média pequena 
Se a pressão 
demandada 
aumentar, a vazão 
decrescerá decrescerá não se altera não se altera 
Se a pressão 
demandada 
aumentar, 
a potência 
decrescerá decrescerá crescerá crescerá 
 
Bombas Volumétricas de Diafragma 
 
O funcionamento deste tipo de bomba é pneumático baseado na ação conjunta de quatro 
elementos: um par de diafragmas, um eixo que os une, uma válvula direcional para o fluxo de ar 
e quatro válvulas de esfera. 
O movimento alternativo dos diafragmas gera a sucção e o recalque do fluido, através das 
válvulas esferas 
 
 
 42 
Bombas Volumétricas de Engrenagem, de Rolo, de Fuso e Peristáltica 
 
 
Bomba de engrenagem – figura 2 Bomba de rolo – figura 3 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Bomba de fuso – figura 4 Bomba peristáltica – figura 5 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Válvulas requeridas na montagem de bombas volumétricas: 
 
- válvula de alívio na tubulação de recalque; 
- válvulas de bloqueio nas tubulções de sucção e de recalque. 
Aplicação: transferência de fluidos com 
até 22.000 centipoases óleos 
lubrificantes, combustíveis e vegetais, 
adesivos. Aditivos, polióis, solventes, 
melaço e glicose. 
Aplicação: transferência de fermentos, 
leveduras, cremes, xampus, detergentes, 
xaropes, mel, massa de carne, iogurtes, 
requeijão. 
Aplicação: lubrificação de motores de turbinas a 
gás e vapor, de redutores de velocidade, de 
grandes bombas centrífugas. 
Carga e descarga de óleos lubrificantes, óleos 
combustíveis, petróleo, produtos químicos em 
refinarias; 
Alimentação de queimadores, selagem, 
circuitos hidráulicos. 
Aplicação: transferências de lodos, polpas 
ou borras: dosagem de aditivos viscosos, 
com sólidos ou com tendência a liberar 
gases. 
 
 43 
Turbo Bombas 
 
Bomba centrífuga – figura 6 
 
 
 
 
 
Bombas centrifugas “On Line” – figura 7 
 
 
 Horizontal Vertical 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Bomba axial – figura 8 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Válvulas requeridas na montagem de turbo bombas: 
 
- válvula de bloqueio nas tubulações de sucção e de recalque; 
- válvula de retenção nas tubulações de sucção. 
 
 44 
2.5 CONSIDERAÇÕES SOBRE BOMBAS DE POLPA 
 
As bombas de lama / polpa, 
conforme figura ao lado 
deverão ser especificadas com 
revestimento em borracha para 
o manuseio de fluidos com alta 
concentração de sólidos finos 
em suspensão ou mistura 
abrasivo-corrosiva. 
No caso de manuseio de fluidos 
com alta concentração de 
sólidos abrasivos, a bomba 
deverá ser fabricada com liga 
de metal duro com dureza 
especificada, conforme a 
característica dos fluidos. 
 
Conjunto motor redutor e bomba de polpa acoplados figura 9 
 
Dados para especificação 
 
1. vazão /altura manométrica; 
2. caracterização da polpa; 
3. concentração do sólido em suspensão em volume ou em peso; 
4. temperatura máxima do bombeamento; 
5. peso específico da polpa/lama; 
6. peso específico do fluido diluidor, caso não seja água; 
7. dimensão máxima do particulado sólido; 
8. distribuição das partículas de acordo com escala Mesh; 
9. dureza de partícula; 
10. ph da polpa; 
11. viscosidade da polpa; 
12. altura estática de sucção e de elevação; 
13. NPSH disponível. 
 
Recomendações para utilização de “bombas revestidas” 
 
Operando com fluidos com sólidos finos em suspensão e ph na faixa ≥ 4,5 ≤ 5,5. 
Rotação máxima 1900 rpm, se o revestimento for com borracha. 
Rotação máxima 2250 rpm, se o revestimento for com neoprene. 
 
Operando com fluidos abrasivos e ph na faixa ≥ 4,5 ≤ 5,5. 
Rotação máxima 1900 rpm⇒ abrasivo com mesh ≤ 60. 
Rotação máxima 1650 rpm⇒ abrasivo com mesh ≤ 20. 
Rotação máxima 1480 rpm⇒ abrasivo com mesh ≤ 8. 
 
Recomendações para utilização de “bombas em metal duro” 
 
Operando com fluidos com sólidos finos em suspensão e ph na faixa ≥ 4,5 ≤ 5,5. 
Rotação máxima 2250 rpm. 
 
Operando com fluidos abrasivos e ph na faixa ≥ 4,5 ≤ 5,5 
Rotação máxima 2250 rpm ⇒ fluido pouco abrasivo com concentração em peso < 10%. 
Rotação máxima 1900 rpm ⇒ fluido abrasivo com concentração em peso >10% ≤40%. 
Rotação máxima 1480 rpm ⇒ fluido muito abrasivo com concentração em peso > 40%. 
 
 45 
2.6 FOLHA DE DADOS 
Para turbo bombas centrífugas e axiais 
 
1 
 Identificação (TAG) : Quantidade : 13 Motor elétrico 
2 
 Fabricante : Fabricante:. Tipo/modelo : 
3 
 Tipo/Modelo : Potência.(HP): Rotação (rpm): 
4 
 Aplicação : Circuito Volts/ciclos/fases: Carcaça.: 
5 
 Serviço : Local : Fator de Serviço : Forma construtiva.: 
6 
 Peso motor (kgf): Bomba (kgf): 
A
ci
o
n
ad
o
r 
 Proteção IP : Prova de explosão 
7 
 Desenho nº.: 14 Curva proposta 
8 
 Normas aplicáveis : Rotação (rpm) : NPSH req.(mca) 
9 
 Líquido : PH Rendimento (%) nominal Corrigido : 
 Temperatura de bombeamento - TB (°C) B.H.P. Hidráulico : Proj.: 
 Vapor à TB : Rotação vista do lado do acoplamento: Horário. Anti-Horário. 
 Pressão (kgf/cm2) Sucção: Descarga: Vazão mínima (m3/h): 
 Diferencial: Local da instalação Interna Externa 
 Vazão à TB (m3/h) Normal: Projeto: Diâm. do rotor (mm): min.: proj.: max. 
 Altura. Manométrica . (mca): Max. rotor de projeto: Serviço : Contínuo Intermitente 
 NPSH disponível (mca): 
Pe
rfo
rm
an
ce
 
 BHP: máximo com rotor de projeto: 
 Viscosidade à TB (cp) : Peso especif.ico (kg/m3) : 15 Carcaça/Tampa: 
Co
n
di
çã
o
 
deO
pe
ra
çã
o
 
 Corrosão/erosão por : Partículas susp (ppm): Rotor: 
10 
 Montagem: Horizontal Vertical Centerline Inline Eixo: Bucha do eixo 
 Bipartida : Radialmente Axialmente Anéis de desgaste: 
 Voluta : Simples Dupla Junta da carcaça: 
 Dreno : Sim Não Diâmetro (mm): Mancais: inferior e intermediário. : 
 Conexão sucção : Rosca Flange Diâm. (mm): 
M
at
er
ia
is
 
 Base bomba/motor: 
 Conexão recalque : Rosca Flange Diâm. (mm): 16 Profundidade do poço/tanque (m) : 
 Flanges : FF RF Roscas : NPT BSP Submergência mínima requer. (m) : 
 Rotor : Aberto Vortex Fechado Colunas : Flangeadas Roscadas 
 Montagem do rotor : Ponta do eixo Entre rolamento Fechada lubrificação óleo Aberta 
 Tipo de rolamento : Radial Axial Fechada lubrificação água 
 Lubrificação. dos mancais : óleo graxa Diâmetro (mm) coluna : Eixo da coluna : 
 Direto Polias (correias) Cabeçote tipo : 
 Acoplamento Marca: Modelo: Placa de fundação : Sim Não 
Co
n
st
ru
çã
o
 
 Protetor : Sim Não Empuxo (kg) : Para cima : Para baixo : 
11 
 Caixa da gaxeta D.I.(mm): D.E.(mm): Comp.(mm): Mancal de escora na bomba Sim Não 
 Tipo: Tipo : 
 Gaxeta Fabricante: Ajuste (m) : 
 Tamanho / nº de anéis: Coluna/eixo : 
 Tipo / código: Mancal : Bomba : Coluna : 
 Selo mecânico Fabricante: Tanque : 
 Modelo: Código API: 
B
o
m
ba
s 
 
 
 
A
x
ia
is
 
M
at
er
ia
is
 
 Cabeçote : Ralo : 
 Sede tipo: 17 Bomba 
 Lubrificação : Liquido próprio Fonte externa Hidrostático Sim Não Testemunhado 
Ve
da
çã
o
 
do
 
ei
x
o
 
/ e
n
ga
x
et
am
en
to
 
 Lubrificação conforme API - 610 - Plano Nº Performance Sim Não Testemunhado 
12 
 Refrigeração / Aquecimento Desmontagem (após teste) Sim Não 
 água (m3/h) 
 φ entrada φ saída NPSH requerido Sim Não Testemunhado 
 Carcaça Motor Elétrico: 
 Tampa traseira . 
 
 Caixa dos mancais 
Te
st
es
 
 
Notas: 
 
 
 46 
Para bombas volumétricas peristálticas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
AFOGADA NÃO AFOGADA 
 
 
 
1) Comprimento da linha de sucção: ______ m. comprimento da linha de descarga:_______m 
 
2) Diâmetro da linha de sucção:_________mm. diâmetro da linha de descarga___________mm 
 
3) Acessórios nas linhas de sucção e descarga : 
 
3.1) Curva 90º sucção (_) descarga (_) curva 45º sucção (_) descarga (_) 
 
3.2) Tee sucção (_) descarga (_) 
 
3.3) Filtros sucção (_) descarga (_) 
 
3.4) Válvulas sucção (_) tipos: _________________________________________ 
 
3.5) Válvulas descarga (_) tipos:_________________________________________ 
 
4) Fluido: _____________densidade:_____________Kg/m3 viscosidade:__________Cp 
 
4.1) Características do fluido:  abrasivo  corrosivo  pastoso / gelatinoso 
 
4.2) Temperatura do fluido:___ºC 
 
4.2) Temperatura ambiente: __ºC  sólidos ___ %. tamanho máximo dos sólidos:_____mm 
 
5) Vazão:  fixa = _______ l/h  variável máxima = _______l/h mínima = _____________l/h 
 
6) Operação:  contínua  intermitente 
 
7) Utilização:  para transferência  para dosagem 
 
8) Acionamento:  motoredutor  monofásico  trifásico 
 
9) Acionamento:  com inversor ( faixa de variação 1 : 4 )  sem inversor de freqüência 
 
10) Tensão:  110 v  220 v  380 v  440 v 
 
11) Freqüência :  50 Hz  60 Hz 
 
12) Motor  a prova de explosão  proteção IP 
 
 47 
2.7 PROCEDIMENTOS PARA PARTIDA E PARADA DE CONJUNTOS MOTO BOMBAS 
Partida 
 
- Verificar se a bomba está escorvada. 
- Fechar o registro de recalque (no caso da bomba ser do tipo centrífuga) até que a rotação 
nominal seja alcançada. Ao abri-lo, faça-o lenta e gradualmente. 
- Verificar a intensidade do gotejamento do fluido pelo “preme-gaxeta”, quando aplicável. 
- Proceder a leitura do manômetro, do vacuômetro, do amperímetro, e do voltímetro, verificando 
os parâmetros de conformidade, nos termos da norma API – 10. 
 
Parada 
 
- Fechar lenta e gradualmente o registro de recalque, no caso de bomba centrífuga. 
 
2.8 PROBLEMAS OPERACIONAIS 
 
Na operação de um sistema de bombeamento, problemas com a não obtenção dos valores 
previstos de pressão e vazão, perda do fluxo recalcado e até mesmo queima do motor elétrico 
podem ocorrer. Considere o quadro seguinte com citações de causas que podem provocar estes 
defeitos. 
 
defeito: perda pressão de recalque 
causas 
entrada de ar na sucção ou no corpo da bomba; 
entupimento do rotor ou da válvula de pé; 
travamento das válvulas de pé na rede de sucção, de bloqueio ou de retenção na 
rede de recalque; 
rotação inferior à nominal; 
sentido da rotação do motor invertida; 
altura de sucção e/ou altura manométrica não conforme com a nominal. 
defeito: alteração na vazão recalcada 
causas 
entrada de ar na sucção ou no corpo da bomba; 
entupimento parcial do rotor ou da válvula de pé; 
rotação inferior à nominal; 
alteração da altura manométrica em relação à nominal. 
defeito: pressão do recalque não atingida 
causas 
rotor desgastado / ou com diâmetro inferior ao nominal; 
rotação inferior à nominal. 
defeito: motor superaquece ou queima 
causas 
relé térmico de proteção mal regulado ou com defeito; 
sob tensão provocado por falta de fase; 
altura manométrica inferior à nominal; 
defeito mecânico principalmente empeno do eixo. 
nota: caso as condições de vazão / pressão não sejam constantes aconselha-se a 
utilização de motores com fator de serviço. 
 
 48 
2.9 CURVAS CARACTERÍSTICAS À ROTAÇÃO CONSTANTE 
 
Estas curvas representam as condições operacionais das bombas em pares de eixos cartesianos. 
A mais importante é a curva H x Q (pressão x vazão) obtida a partir do lançamento no eixo das 
ordenadas os valores das vazões e no eixo das abscissas os valores das pressões. As demais 
curvas são as de potência x vazão e as de rendimento x vazão. 
Curva H x Q das bombas volumétricas e turbo bombas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Curva do Sistema de Bombeamento 
 
No entanto para se ter condições de 
interpretação da condição operacional da turbo 
bomba segundo o plano H x Q, é 
indispensável lançar no mesmo plano 
H x Q a Curva do Sistema de bombeamento, 
que é uma função parabólica definida pela 
equação de Bernoulli. 
 
A curva do sistema, será traçada aplicando-se 
a expressão ∆H = Kr x Q2, onde 
Kr: constante da rede; 
∆H: perda de carga na rede; 
Q: vazão circulada. 
 
Supondo Q1 = 150m3/h e ∆H1 = 60 mca, teremos K = 60 ÷1502 = 2,66 x 10-3. 
Para 100 m3/h, teremos: ∆H = 2,66 x 10-3 x 1002 = 26,6m 
Para 200 m3/h, teremos: ∆H = 2,66 x 10-3 x 2002 = 106,4m, 
logo a curva do sistema, contemplando os três pares, será a indicada acima. 
 
Lançando as duas curvas em um mesmo par de eixos H x Q ter-se-á na interseção das duas o 
Ponto de Trabalho da bomba, conforme indicado abaixo. 
 
 
 
turbo bombas 
 
Neste caso a 
função matemática 
geradora da curva 
é a Equação de 
Euler, que resulta 
na forma seguinte: 
volumétricas 
 
Como a vazão 
teoricamente 
independe da 
pressão, a curva 
se resume numa 
reta paralela ao 
eixo das pressões: 
 
 49 
Curvas características de uma bomba centrifuga - 3500 rpm 
 
Notas: 
 
Dados válidos para massa específica de 1 kg/ dm3 e viscosidade cinemática até 20 mm2/s. 
Tolerância de performance conforme ISO 9906. 
Os parâmetros vazão, pressão e potência são características para uma determinada 
rotação do motor (n). Caso esta rotação passe a um outro valor (n1), estes parâmetros irão 
variar segundo as equações de Rateaux, conforme indicado. 
 
correção da vazão Q / Q1 = n / n1 
 
correção da altura manométrica H/ H1 = n2 / n12 
 
correção da potência P / P1 = n3 / n13 
 
 50 
2.10 CURVAS DE TORQUE PARA TURBO BOMBAS 
 
O torque MR de uma turbo bomba é determinado em função da potência e da rotação,pela 
expressão: 
 
MR = (5250 x HP ÷ rpm) x 0,141, em Kgf x m (equação 13) 
 
Para se obter a curva de torque a partir do instante “0” até a rotação nominal, há de se considerar 
a Constante do Conjunto Moto Bomba (Ki), que relaciona a variação da rotação da bomba com a 
variação do torque. Esta constante é obtida pela expressão: 
 
Ki = (450 x g x HR x Q) ÷ (I x MR x rpm2), (equação 14) 
onde: 
 
g aceleração da gravidade em m/s2 
HR altura total de recalque em mca 
Q vazão em m3 / h 
I momento de inércia das partes girantes em kgf / m2 
MR torque em kgf / m 
rpm número de rotações por minuto 
 
 
Obtida esta constante na condição do torque máximo, os valores 
de torques intermediários serão definidos em função da rotação, 
fazendo: 
MR = (450 x g x HR x Q) ÷ (I x Ki x rpm2). 
 
Desta forma, no par de eixos Torque x Rotação será traçada 
a curva como indicado ao lado. 
 
 
 
 
2.11 POTÊNCIA REQUERIDA PARA TURBO BOMBAS - BHP 
 
É calculada aplicando a expressão N = ( ρ x Q x Hman) ÷ ( η x 74,6), em HP (equação 15) 
onde: 
 
N potência em Hp 
ρ peso específico do fluído em Kg / m3 
Q vazão em m3/s 
Hman altura manométrica em mca 
η rendimento 
2.12 CORRENTE NOMINAL DO MOTOR (In) 
É calculada pela expressão In = (N x 746)÷(V x 3 x cos φ x η), em A (equação 16) 
 
Exemplo: considerando uma bomba acionada por um motor elétrico de indução trifásico de 20 Hp, 
220V, 60Hz, cos φ= 0,80, código F, calcular a corrente nominal In, assumindo o rendimento do 
motor de 96%. 
Substituindo vem: 
 
In = (20 x 746) ÷ (220 x 3 x 0,80 x 0,96) = 50,9 A. 
 
 51 
LETRA-CÓDIGO KVA /cv (com rotor 
bloqueado 
A 0,00 a 3,14 
B 3,15 a 3,54 
C 3,55 a 3,99 
D 4,00 a 4,49 
E 4,50 a 4,99 
F 5,00 a 5,99 
G 5,60 a 6,29 
H ,30 a 7,09 
J 7,10 a 7,99 
K 8,00 a 8,99 
L 9,00 a 9,99 
M 10,00 a 11,19 
N 11,20 a 12,49 
P 12,50 a 13,99 
R 14,00 e maiores 
2.13 CORRENTE DE PARTIDA DO MOTOR (Ip) 
É obtida pela expressão: 
Ip = [(kVA/cv) x N x 1000]÷ (V x 3 ), em A (equação 17) 
 
Para este cálculo deverá ser considerada a letra-código do 
motor, conforme tabela ao lado, o respectivo valor numérico 
do kVA /cv. 
Substituindo, vem: 
Ip = (5 x 20 x 1000) ÷ ( 220 x 3 ) = 262,4 A 
 
Nota: nesse exemplo o valor 5 do kVA /Cv foi escolhido na 
faixa de 5 a 5,99 correspondente à letra-código F. 
 
2.14 SELEÇAO DE BOMBAS 
Bombas peristálticas 
 
1 - Vazão necessária, em l / s 
2 - Pressão de descarga, em bar. 
3 - Potência do motor, em KW 
4 -Temperatura do produto, em oC 
5 - Limites para operação contínua 
6 - Rotação máxima recomendada 
 
 
 
Bombas centrífugas 
 
1 – Escolher a rotação 3500 ou 1750 rpm 
2 – Selecionar a vazão 
3 – Selecionar a Hman 
4 – Determinar a interseção das coordenadas 
5 – Ler o modelo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 52 
2.15 ASSOCIAÇÃO DE BOMBAS 
Em paralelo 
 
Em instalações de bombeamento 
promove-se a associação em 
paralelo de duas ou mais bombas, 
para se obter um incremento de 
vazão, correspondente à 
somatória das vazões das 
bombas associadas. Para se 
traçar a curva correspondente à 
associação de duas ou mais 
bombas em paralelo, basta 
marcar o valor do somatório das 
vazões das bombas para cada 
altura. As duas bombas funcionando em paralelo, reproduzirão o ponto P2, interseção da curva 
característica das bombas com a curva característica do sistema, fornecendo a altura 
manométrica total H2 e vazão Q2. A bomba isolada trabalhará com a altura manométrica H1 e 
vazão Q1. Como Q1> Q2 e H1<H2, conclui-se que na seleção de bombas para operação em 
paralelo, deve-se tomar cuidado quando do funcionamento de uma só bomba, pois neste caso a 
potência consumida e o NPSH requerido serão maiores. 
 
Em série 
 
Esta associação é indicada para atender alturas manométricas 
elevadas. Para se obter a curva característica resultante de duas 
bombas em série, basta somar as alturas manométricas, 
correspondentes aos mesmos valores de vazão, em cada bomba. 
Quando da associação em série torna-se necessário verificar se o 
flange de sucção da segunda bomba é capaz de suportar a pressão 
de descarga da primeira, e, se a carcaça da segunda suporta a 
pressão total da descarga. 
 
 
Manobra de válvulas requerida para associação de bombas 
 
Em paralelo: 
 
Válvulas Posição 
 
3, 4, 9, 10 fechada 
1,2, 5,6,7,8,11,12,13 aberta 
14 regulada para o ∆P 
 
Em série - bomba B2 com bomba B1: 
2, 3, 10, 11 fechada 
1,4,5,6,7,8,9,12,13,14 aberta 
 
Em série - bomba B1 com bomba B2: 
1 ,4, 9,12 fechada 
2, 3,5,6,7,8,10,11,13,14 aberta 
Recalque 
 
 53 
2.16 GRANDEZAS CARACTERÍSTICAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ao se projetar o sistema de 
bombeamento há de se 
considerar grandezas de 
características geométricas 
identificadas pela letra “h” e 
as dinâmicas pela letra “H”. 
Conforme mostrado na figura 
10 ao lado. 
 
 Figura 10 – Grandezas Características 
Grandezas estáticas 
 
Altura Geométrica de Aspiração, ha é a diferença entre o nível do eixo da bomba e o nível da 
superfície livre fluido no tanque de acumulação. Este valor deve ser comparado com o da Altura 
Estática Máxima de Aspiração, AMS, suportado pelo conjunto moto bomba. 
 
Altura Geométrica de Recalque, hr é a diferença entre o nível onde o fluido é liberado pela rede 
de recalque, e o nível do eixo da bomba. Aqui também convém sugerir que esta rede de recalque 
em sua extremidade de transbordo, fique sempre “protegida” pelo fluido recalcado. Com isto fica 
assegurada a não entrada de ar nesta tubulação. 
 
Altura Geométrica de Elevação, he é a diferença de cotas entre o nível do fluido no tanque de 
acumulação e o nível em que o fluido é descarregado, he = ha + hr. 
Grandezas dinâmicas 
 
Altura Total de Aspiração, Ha é a diferença da pressão atmosférica local e a pressão na sucção 
da bomba Ha = ha + (v2 ÷ 2g) + Ja. 
 
Altura Total de Recalque, Hr é a diferença entre a pressão na saída da bomba e a atmosférica
 Hr = hr + Jr. 
 
Altura Manométrica, Hman é a soma das alturas totais de aspiração e recalque. 
 Hman = Ha + Hr = he + Ja + Jr +(v2 ÷ 2g). 
 
Nestas equações: 
ha altura estática de aspiração em m 
Ja perda de carga no trecho de aspiração em mca 
V2÷2g energia cinética cedida ao fluido em mca 
V velocidade do fluido em m/s 
g aceleração da gravidade em m2/s 
hr altura estática de recalque em m 
Jr perda de carga no trecho de recalque em mca 
he altura estática de elevação em m 
 
 54 
2.17 CAVITAÇÃO 
 
A cavitação é um fenômeno hidráulico que ocorre quando a pressão absoluta do fluido no rotor da 
bomba atinge um valor que coincide com a pressão de vapor do líquido na temperatura, iniciando 
o processo de vaporização do mesmo. É importante conhecer a diferença entre o valor da 
pressão de estagnação e da pressão de vapor do líquido na temperatura em que o mesmo estiver 
sendo bombeado. Esse parâmetro que representa a disponibilidade energética com a qual o fluido 
chega ao rotor, chama-se Net Positive Suction Head, NPSH. 
 
A energia hidráulica característica do arranjo construtivo da sucção é designada por NPSH 
disponível. Aquela com a qual o fluido é admitido no rotor da bomba é designada por NPSH 
requerido. Para não ocorrer cavitação o NPSH disponível deve ser maior que o NPSH requerido
 
 
Cálculo do NPSHd, NPSHr, AMS 
 
Exemplo numérico, considerando: 
 
vazão Q 0,04 m3 / s 
altura manométrica Hman 20 mca 
temperatura do fluido T 60 ºC 
pressão de vapor a 60 ºC hv 0,2031 kgf / cm2 
peso especifico do fluido ρ 983 kgf / m3 
rotação da bomba n 1150 rpm 
perda de carga na sucção ∆Ρ 1,30 mca (assumido) 
velocidade de escoamento v 1,50 m / s (recomendado) 
pressão atmosférica local Pb 0,980 kgf / cm2 
altura estática de aspiração ha 0,70 mca (referente ao nível máximo) 
aceleração da gravidade g 9,81 m/s2 
montagem da bomba não escorvada 
tipo da bomba centrífuga