MÁQUINAS DE FLUXO

PROF.: KAIO DUTRA

CAVITAÇÃO E NPSH

Cavitação◦A cavitação é umfenômeno causado pelaqueda de pressão naentrada da bomba,quando esta queda égrande o suficiente paraque pressão absolutatorne-se menor que apressão de vapor daágua.

Prof.: Kaio Dutra

Cavitação◦A cavitação é umfenômeno causado pelaqueda de pressão naentrada da bomba,quando esta queda égrande o suficiente paraque pressão absolutatorne-se menor que apressão de vapor daágua.

Prof.: Kaio Dutra

Cavitação

Prof.: Kaio Dutra

Cavitação◦Quando isto acontece,cavidades ou bolhas de arformam-se no escoamento.

Prof.: Kaio Dutra

Cavitação◦Quando as cavidades vaporizadasencontram-se com o rotor, as reduçõese redirecionamentos de velocidadesprovocam um aumento na pressãoabsoluta e uma liquefação destascavidades vaporizadas, isto ocorreinstantaneamente de maneira violenta,gerando pequenas implosões no rotorda bomba.

Prof.: Kaio Dutra

Cavitação◦Além de provocar corrosão,desgastando, removendo partículase destruindo pedaços dos rotores edos tubos de aspiração junto àentrada da bomba, a cavitaçãotambém produz:◦ Queda de rendimento;

◦ Trepidação e vibração da bomba e tubulações;

◦ Ruídos causados pelas implosões.

Prof.: Kaio Dutra

NPSH◦O NPSH (Net Positive Suction Head) refere-se a quantidade deenergia disponível com que o líquido penetra na boca deentrada da bomba.

◦O NPSH pode é um parâmetro utilizado para verificar ascondições de operação da bomba com a finalidade de evitar acavitação. Para isto são definidor dois parâmetros de NPSH:disponível e requerido.

Prof.: Kaio Dutra

NPSH◦NPSH disponível: trata-se da energia em pressão disponívelmáxima até o fluido atingir sua pressão de vapor, é dado por:◦𝑁𝑃𝑆𝐻𝑑𝑖𝑠𝑝 = 𝑃𝑎𝑡𝑚 − 𝑃𝑣 − ℎ𝑎 − 𝐽𝑎◦Onde:

◦𝑃𝑎𝑡𝑚 = Pressão atmosférica local;

◦𝑃𝑣 = Pressão de vapor do fluido para uma dada temperatura;

◦ℎ𝑎 = Altura de elevação da sucção;

◦ 𝐽𝑎 = Perda de carga na sucção.

Prof.: Kaio Dutra

NPSH◦NPSH disponível: trata-se da energia em pressão disponívelmáxima até o fluido atingir sua pressão de vapor, é dado por:◦𝑁𝑃𝑆𝐻𝑑𝑖𝑠𝑝 = 𝑃𝑎𝑡𝑚 − 𝑃𝑣 − ℎ𝑎 − 𝐽𝑎

Prof.: Kaio Dutra

NPSH◦NPSH requerido: trata-se que será consumida na bomba paraimpulsionamento e redirecionamento do fluido, esteparâmetro é fornecido pelos fabricantes através de curvas outabelas:

Prof.: Kaio Dutra

NPSH◦Para que não ocorra cavitação aseguinte condição deverá seratendida:◦𝑁𝑃𝑆𝐻𝑑𝑖𝑠𝑝 > 𝑁𝑃𝑆𝐻𝑅𝑒𝑞

◦É possível transforar adesigualdade acima em umigualdade incluindo do fator,segue abaixo:◦𝑁𝑃𝑆𝐻𝑑𝑖𝑠𝑝 = 𝑁𝑃𝑆𝐻𝑅𝑒𝑞 + 𝑅𝑒𝑠𝑒𝑟𝑣𝑎

Prof.: Kaio Dutra

NPSHExemplo

◦ Para uma instalação de bombeamento,verifique a possibilidade de cavitação,sabendo-se que o desnível e perda decarga de sucção valem respectivamente 3 e1 mca. Considere que a instalaçãoencontra-se 300 metros do nível do mar ea temperatura ambiente seja de 25°C, abomba de modelo 40-160 – 1750rpmopera com uma vazão de 15m³/h. Caso nãoocorra cavitação, informe o valor dareserva.

Prof.: Kaio Dutra

Bomba CentrífugaProjeto com outros fluidos

Prof.: Kaio Dutra

◦Na grande maioria da aplicações, as bombas centrífugas sãoprojetadas para operar com água.

◦Quando existe a necessidade de operação com outros fluidosé necessário fazer uma correção nos parâmetros dedesempenho da bomba, para isto os seguintes fatores sãoutilizados:◦ Ce – Correção para a eficiência;

◦ Cq – Correção para a vazão;

◦ Ch – Correção para a altura de carga;

Bomba CentrífugaProjeto com outros fluidos

Prof.: Kaio Dutra

◦As correções são aplicadas nosparâmetros, previamentedeterminados (n, Q e H), daseguinte forma:◦ n'=n/Ce;

◦ Q’=Q/Cq;

◦ H’=H/Ch

◦Os fatores de correção podemser encontrados em tabelas decorreção, que podem serfornecidas pelos fabricantes.

Bomba CentrífugaProjeto com outros fluidos

Prof.: Kaio Dutra

Bomba CentrífugaProjeto com outros fluidos

Prof.: Kaio Dutra

◦ Calcule os parâmetros deoperação corrigidos paraselecionar uma bombacentrífuga para operação comum fluido de viscosidade 220Cst.Parâmetros:◦ H=80 ft;

◦ Q=800gpm;

Bomba CentrífugaProjeto com outros fluidos

Prof.: Kaio Dutra

◦ Parâmetros:◦ viscosidade =220Cst;

◦ H=80 ft;

◦ Q=800gpm;

◦ Fatores de correção:◦ Ce=0,62;

◦ Cq=0,94;

◦ Ch=0,92.

◦ Fatores corrigidos:◦ Q’=Q/Cq

◦ H’=H/Ch

Bomba CentrífugaProjeto com outros fluidos

Prof.: Kaio Dutra

◦ Gráfico de variação da viscosidade dea temperatura;

◦ 1Cst = 10−6𝑚2/𝑠

Projeto com outros fluidosExemplo

◦Para uma instalação de bombeamento onde são necessários45m³/h de vazão projete o sistema de bombeamento paraduas configurações diferentes: (a) Uma bomba; (b) mais deuma bomba em paralelo (c) fluido de trabalho comviscosidade de 220Cst operando com uma bomba. Dados:◦Altura de elevação de sucção: 5 metros;

◦Altura de elevação de recalque: 23 metros;

◦ Comprimento virtual de sucção: 35 metros;

◦ Comprimento virtual de recalque: 60 metros.

Prof.: Kaio Dutra

TRABALHO PROPOSTO◦Dado que a equação hipotética de uma bomba centrífuga"A" é H = 70,00 - 0,00625Q2 desenhar as curvas (a)característica da bomba A, (b) de duas bombas A em série e(c) de duas bombas A em paralelo, (d) incluir todas em umgráfico.

Prof.: Kaio Dutra