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Condições de Funcionamento de uma Bomba
FEG - 2010 1
Condições de Funcionamento da Bomba
em um Sistema de Bombeamento
Condições de Funcionamento de uma Bomba
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Altura Manométrica do
Sistema
Sistema de bombeamento
mostrado na figura; fluido é
retirado de um reservatório
pressurizado, onde existe
pressão prs; descarga se dá
através de uma saída livre ou
submersa em outro
reservatório com pressão prr.
Montagem com tanques pressurizados.
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Altura Manométrica do Sistema
0: entrada da máquina;
1: entrada do rotor;
2: saída do rotor;
3: saída da bomba;
e: diferença de altura entre
entrada e saída da bomba.
Montagem com tanques pressurizados.
eg2
Vp
g2
VpH
2oo
233
aa
2rsrs
2oo Jh
g2
Vp
g2
Vp
eJhg2
Vp
g2
Vprr
2rrrr
233
rarrra
2rs
2rr
rapp
JJg2
VVhhH
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Situações Especiais
Bomba “afogada”.
Neste caso, a altura estática de aspiração deve ser considerada negativa.
Para estar afogada a bomba não precisa necessariamente estar dentro do líquido. Quando
isso ocorre, diz-se que a bomba está trabalhando submersa.
Bomba afogada.
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Situações Especiais
Sifão no recalque. Durante a fase de início de bombeamento, é preciso se considerar a altura
hr como altura geométrica de recalque. Uma vez estabelecido o escoamento, esta altura
estática irá diminuir até um valor hr’.
Pode-se ainda encontrar situação nas quais os tanques de aspiração e/ou recalque estejam
à pressão atmosférica.
Montagem com sifão no recalque. Montagem com tanques não pressurizados.
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Pressões
As pressões p0 e p3 são as pressões no centro das bocas de entrada e saída da bomba.
Estes valores podem ser obtidos pela leitura dos manômetros. Como estes equipamentos
registram a pressão na entrada dos mesmos, algumas correções devem ser feitas.
Leituras de pressões na entrada e na saída da bomba.
g2
VV)zz(
ppH
2o
23
121man2man
(z2 – z1) é a diferença de cotas entre as
linhas de centro dos manômetros.
Assim, se os manômetros forem montados
no mesmo nível este termo será nulo.
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Curva Característica do Sistema
Altura geométrica com tanques pressurizados:
Altura manométrica do sistema:
O expoente n depende da formulação de perda de carga adotada. Para o caso de modelos
que envolvem o diagrama de Moody, n será igual a 2, para expressões de Hazen-Williams, a
função f terá termos quadráticos provenientes das energias cinéticas e termos com expoente
1,85 das expressões de perda de carga, e assim por diante.
rarrrae
pphhh
)Q(fhH ne
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Ponto de Funcionamento
A curva de carga HxQ da bomba representa a energia que esta pode fornecer ao líquido para
cada vazão que circula na máquina. A curva característica do encanamento, que também é
uma curva HxQ, representa a energia exigida pelo sistema para que circule uma determinada
vazão Q. A condição de equilíbrio será encontrada quando a energia solicitada pelo sistema
puder ser fornecida pela bomba. Este ponto de equilíbrio é chamado de ponto de
funcionamento do sistema e será o ponto de interseção das duas curvas.
Curva característica de uma tubulação.
H
Q
f (Q )f(Q ) f(Q )1 2 3n n n
h e
P
Q p
H p
h e
curva característica da bom ba
curva do sistem a
Ponto de funcionamento.
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Alteração da Descarga da Bomba
A descarga proporcionada pela bomba num determinado sistema pode ser alterada pela
modificação do ponto de funcionamento. Esta modificação pode ser conseguida pela variação
da rotação da bomba, que como já foi visto altera a posição da curva da bomba.
Variação do ponto de funcionamento pela alteração da rotação da bomba.
P
Q p
H p
h e
curva característica da bom ba
curva do sistem a
n
n
1
2
11
1Q p2
Hp2P2
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Alteração da Descarga da Bomba
A outra maneira de se modificar a posição do ponto de funcionamento é através da
regulagem do registro de saída da bomba. A abertura ou fechamento do registro altera as
perdas de carga do sistema alterando a posição da curva do sistema e consequentemente
estabelecendo um novo ponto de funcionamento.
Variação do ponto de funcionamento através do registro de saída.
P
Qp
Hp
h e
curva característica da bom ba
curva do sistem a1
1
1Q p 2
Hp2
P2
S 1
S2
Hreg
v
v
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Estabilidade de Funcionamento
Quando se utilizam bombas com curvas
ascendentes-descendentes em sistemas nos quais
a altura manométrica varia durante a operação,
pode-se ter um comportamento instável do sistema.
Considere o esquema ao lado, no qual uma bomba
alimenta um reservatório por baixo, e parte do
líquido do reservatório é drenado para alimentar
uma rede de distribuição.
Desconsiderando as perdas de carga para
simplificar a análise, se a bomba possuir uma curva
estável (puramente descendente) (b), à medida que
o reservatório enche, o ponto de funcionamento irá
se deslocando partindo de D em direção ao ponto E
diminuindo a vazão que a bomba proporciona e o
nível E será o nível máximo atingido pelo
reservatório.
Estabilidade de funcionamento.
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Estabilidade de Funcionamento
Se a bomba utilizada apresentar uma curva
característica ascendente-descendente, que é
instável na região anterior ao ponto de máximo, à
medida que o reservatório irá se enchendo, o ponto
de funcionamento deslocará de I para M até atingir
o ponto de máximo. Após atingir M, o nível do
reservatório não pode mais aumentar, pois a bomba
não é capaz de vencer alturas maiores que esta,
porém a vazão em M não é nula. Ocorre então que
o ponto de funcionamento passa de M para G e a
bomba pára de deslocar líquido e só retornará a
bombear quando o nível do reservatório atingir o
nível de G. A bomba fica girando em vazio, com
toda a energia absorvida do motor transformada em
energia térmica e se não houver uma válvula de
retenção ou de pé, o líquido retornará do
reservatório de recalque para o de sucção
passando contrariamente à bomba. Quando o nível
atingir G, a bomba volta a deslocar vazão
correspondente a I e, portanto, o funcionamento
será intermitente.
Estabilidade de funcionamento.