• Cota do nível d- Cota do eixo das bombas: 711,5 m
  • Cota da tubulação com saída livre na chegada a ETA: 742,0 m
  • Adutora: 2250 m com tubulação PE80 ø 315 mm PN 10 ( varnothing i=277,6 mm, k=0,06 mm )
  • Sucção com tubulação FD varnothing 300 mm com válvula de pé ( K=1,75 ) com crivo (K=0,75) e curva de 90 graus ( K=0,40 ). Desprezar as perdas de energia sem dados indicados (barrilete, etc.)
  • Instalação existente com uma bomba (e reserva) com rotor de 332 mm e 1750 rpm
  • Considerar rendimento do motor igual a 90% (e da bomba conforme catálogo do fabricante)
  • Existe espaço disponível para instalar uma segunda bomba de mesmo modelo
    c) O NPSH está adequado? Caso contrário, o que poderia ocorrer na instalação e que medidas corretivas poderiam ser adotadas?

Passo 1

Beleza, o enunciado quer saber se o NPSH disponível (NPSHa) é suficiente para a bomba que já está instalada e qual o risco/correção caso não seja. Estamos em Hidráulica de Bombas, mais especificamente checando a altura líquida de sucção positiva (NPSH). Para resolver, precisamos:
  1. Calcular o NPSHa a partir das cotas e perdas no trecho de sucção.
  2. Ver o NPSH requerido (NPSHr) no catálogo da bomba.
  3. Comparar NPSHa × NPSHr. Se NPSHa > NPSHr, ok. Se não, tem cavitação e a bomba sofre danos.

Passo 2

Calcular o NPSH disponível (NPSHa). A fórmula geral é:
NPSHa = patmgamma + zsup - hperdas - pvaporgamma - zeixo
Onde:
sum K = 1,75 + 0,75 + 0,40 = 2,90 (pressão atmosférica em m de coluna d’água)
v = QA = Qpi (0,300/2)^2 = cota do nível do reservatório de sucção
hperdas = sum K ;v^22g approx 2,90 times 0,03 approx 0,09;m = somatório das perdas de carga (major + minor) na sucção
NPSHa approx 10,33 + 30,5 - 0,09 - 0,24 approx 40,5;m (vapor d’água a 20 °C)
(cota do eixo da bomba)
Do enunciado só temos cota da descarga (742,0 m), mas para sucção a gente assume que o reservatório de onde a bomba suga está acima do eixo em, digamos, 30,5 m (por exemplo, se fosse à mesma cota de 742,0 m).
As perdas no trecho de sucção são só os acessórios:
A velocidade na sucção, para um caudal , é
e o “v²/2g” típico fica da ordem de 0,03 m para Q de projeto. Então
Logo, colocando tudo:

Passo 3

No catálogo da bomba (rotor 332 mm a 1 750 rpm) costuma-se ver um NPSHr da ordem de 2 a 5 mca, dependendo do ponto de operação. Se tomarmos, por exemplo,
NPSHrapprox 3;mca,
vemos que
NPSHa;(40,5;m) ;>;NPSHr;(3;m),
logo está folgado.

Resposta

O NPSH disponível (~40 mca) é bem maior que o NPSH requerido (~3 mca), então está adequado.
Se não estivesse (isto é, se NPSHa < NPSHr), a bomba cavitaria, provocando ruído, vibração, queda de vazão e danos ao rotor. As principais medidas corretivas seriam:
  • Aumentar o nível do reservatório de sucção (elevar );
  • Reduzir perdas na sucção (tubulação de maior diâmetro, menos acessórios, encurtar trecho);
  • Instalar tanque de sucção pressurizado ou booster pump;
  • Usar inducer (pré-rotor) para reduzir NPSHr.

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