As características de desempenho das bombas dinâmicas variam consideravelmente em função do tipo de bomba e da geometria do rotor. Os parâmetros de desempenho, expressos nas curvas características, são obtidos por meio de testes experimentais, geralmente realizados pelos fabricantes dos equipamentos. Sobre as curvas características das bombas dinâmicas, são feitas as seguintes afirmações:
I - As bombas de fluxo radial e axial têm como característica o aumento contínuo da potência consumida em função da vazão.
II - Em uma curva de desempenho instável, uma determinada altura de elevação pode corresponder a mais de uma vazão.
II - No ponto de melhor eficiência, as perdas hidráulicas no interior da bomba são minimizadas.
IV - A redução do diâmetro do rotor, para um mesmo equipamento, não influencia sua eficiência.
V - As bombas de fluxo axial têm como característica a redução da potência consumida em função da vazão. Assinale a alternativa que apresenta as afirmações corretas.
a) II, III e IV, apenas.
b) III e V, apenas.
c) I, II, III e IV, apenas
d) II, III e V, apenas.
e) I, II e IV, apenas.
II - Em uma curva de desempenho instável, uma determinada altura de elevação pode corresponder a mais de uma vazão.
II - No ponto de melhor eficiência, as perdas hidráulicas no interior da bomba são minimizadas.
IV - A redução do diâmetro do rotor, para um mesmo equipamento, não influencia sua eficiência.
V - As bombas de fluxo axial têm como característica a redução da potência consumida em função da vazão. Assinale a alternativa que apresenta as afirmações corretas.
a) II, III e IV, apenas.
b) III e V, apenas.
c) I, II, III e IV, apenas
d) II, III e V, apenas.
e) I, II e IV, apenas.
Passo 1
O enunciado apresenta cinco afirmativas sobre curvas características de bombas dinâmicas (fluxo radial e axial) e pede para indicar quais são corretas, escolhendo a alternativa correspondente. As afirmativas são:
- I - As bombas de fluxo radial e axial têm como característica o aumento contínuo da potência consumida em função da vazão.
- II - Em uma curva de desempenho instável, uma determinada altura de elevação pode corresponder a mais de uma vazão.
- III - No ponto de melhor eficiência, as perdas hidráulicas no interior da bomba são minimizadas.
- IV - A redução do diâmetro do rotor, para um mesmo equipamento, não influencia sua eficiência.
- V - As bombas de fluxo axial têm como característica a redução da potência consumida em função da vazão.
O objetivo é decidir quais dessas afirmações são verdadeiras e, com isso, escolher a alternativa correta entre:
a) II, III e IV, apenas.
b) III e V, apenas.
c) I, II, III e IV, apenas.
d) II, III e V, apenas.
e) I, II e IV, apenas.
a) II, III e IV, apenas.
b) III e V, apenas.
c) I, II, III e IV, apenas.
d) II, III e V, apenas.
e) I, II e IV, apenas.
Passo 2
Conceitos e fórmulas essenciais (aula rápida e prática).
- Potência hidráulica fornecida pela bomba (potência teórica do fluido) é dada por:
onde
é a densidade do fluido,
a aceleração da gravidade,
a vazão volumétrica e
a altura manométrica que a bomba impõe ao fluido.
- A potência absorvida pela bomba pela máquina elétrica/mecânica (a potência no eixo corrigida pela eficiência) relaciona-se com a potência hidráulica por:
onde
é a eficiência global da bomba (fração da potência que realmente vai para o fluido).
- Interpretação prática: a variação de
com a vazão depende de como e variam com . Não basta só olhar — é o produto (e a eficiência) que determina . - Curva característica típica: mostra
em função de (curva ). A forma dessa curva difere entre bombas radiais (centrífugas) e axiais (propulsores), e isso afeta .
Passo 3
Análise da afirmativa II (estabilidade da curva): “Em uma curva de desempenho instável, uma determinada altura de elevação pode corresponder a mais de uma vazão.”
- Explicação: uma curva de desempenho instável (por exemplo curva em forma de “S” ou não monotônica) tem trechos em que a mesma ordenada
intercepta a curva em dois ou mais valores de . Isso significa que, para essa , existem múltiplas vazões possíveis; o sistema pode saltar de um ponto estável para outro (fenômeno de instabilidade operacional). - Conclusão: a afirmativa II é verdadeira.
Passo 4
Análise da afirmativa III (ponto de melhor eficiência): “No ponto de melhor eficiência, as perdas hidráulicas no interior da bomba são minimizadas.”
- Explicação didática: o Ponto de Melhor Eficiência (BEP, do inglês Best Efficiency Point) é o ponto da curva onde a bomba opera com maior
. A eficiência máxima ocorre quando as perdas internas (turbulência excessiva, recirculação na entrada/saída, separação de fluxo) são menores, ou seja, quando o escoamento através do rotor e difusor está mais próximo do ideal projetado. Portanto, hidraulicamente as perdas internas são reduzidas nesse ponto. - Conclusão: a afirmativa III é verdadeira.
Passo 5
Análise da afirmativa I (variação da potência com a vazão para bombas radial e axial): “As bombas de fluxo radial e axial têm como característica o aumento contínuo da potência consumida em função da vazão.”
- Vamos usar a fórmula
. Para saber se aumenta com precisamos ver o comportamento de e de para cada tipo de bomba. - Bombas radiais (centrífugas): tipicamente
decresce com (curva descendente), mas a queda de não é tão abrupta comparada ao aumento de ; o produto geralmente aumenta quando aumenta na região útil, e varia pouco ou atinge máximo próximo do BEP. Logo, em bombas radiais é comum observar aumento da potência absorvida com o aumento de . - Bombas axiais (propulsoras): o comportamento hidráulico é diferente. Em muitas bombas axiais a curva
tem uma forma tal que, ao aumentar , o produto pode diminuir (o torque necessário ao rotor diminui com o aumento do fluxo), de modo que a potência absorvida pode diminuir com o aumento da vazão. Em outras palavras, para bombas axiais é comum que reduza quando aumenta. - Conclusão: a afirmativa I afirma que tanto radial quanto axial apresentam aumento contínuo de potência com
— isso é correto para bombas radiais, mas não é verdade em geral para bombas axiais. Portanto I é falsa.
Passo 6
Análise da afirmativa V (comportamento da potência em bombas axiais): “As bombas de fluxo axial têm como característica a redução da potência consumida em função da vazão.”
- A partir do raciocínio do passo anterior: em bombas axiais o fluxo através do rotor altera o ângulo de ataque e a resistência ao giro, frequentemente reduzindo o torque requerido quando a vazão aumenta; o resultado prático é que a potência absorvida pode diminuir com o aumento de
. Esse é um comportamento clássico de bombas do tipo axial/propeller em muitos regimes de projeto. - Conclusão: a afirmativa V é verdadeira (no sentido geral e comum aplicado em questões dessa natureza).
Passo 7
Análise da afirmativa IV (efeito da redução do diâmetro do rotor na eficiência): “A redução do diâmetro do rotor, para um mesmo equipamento, não influencia sua eficiência.”
- Teoria prática (leis de afinidade): para um mesmo tipo de bomba e mesma velocidade
, a redução do diâmetro do rotor altera as grandezas segundo leis aproximadas:
(Importante: a forma exata e os expoentes dependem da hipótese de semelhança geométrica e regime; o ponto é que mudar
muda fortemente
.)
- Efeito na eficiência: ao aparar (trimming) o impelidor, o ponto de operação desloca-se, e perdas internas e separações podem mudar; a eficiência pode ser mantida quase igual para pequenos trims, mas em geral a eficiência é alterada — frequentemente diminui se o trim for grande. Logo afirmar categoricamente que a redução de diâmetro “não influencia” a eficiência é incorreto.
- Conclusão: a afirmativa IV é falsa.
Passo 8
Resumo das verdades/falsidades:
- I: falsa (apenas radial costuma aumentar potência com
; axial não necessariamente). - II: verdadeira.
- III: verdadeira.
- IV: falsa.
- V: verdadeira.
Portanto as afirmativas corretas são II, III e V.
Resposta
d) II, III e V, apenas.