Uma indústria petrolífera realizou ensaios de laboratório em um protótipo de bancada de um sistema de bombeamento que seria instalado em uma plataforma de petróleo. Nesses ensaios, realizados em uma Universidade à grande distância da plataforma, constatou-se que a pressão ótima na saída da bomba seria de 0,8 kgf / cm^2. Porém, quando o sistema foi montado na plataforma e a pressão de operação foi fixada em 0,8 kgf / cm^2, o fluido foi bombeado a uma vazão maior que a estipulada nos ensaios de laboratório. Sabe-se que a pressão atmosférica no laboratório era de 13,7 psi e na plataforma a pressão atmosférica girava em torno de 14,7 psi. Com base nessas informações:
a) Explique o problema;
b) Qual deveria ser a pressão em kgf/cm² de operação do sistema na plataforma petrolífera para que a situação ensaiada em laboratório fosse mantida?

Passo 1

O enunciado trata de um sistema de bombeamento cujo desempenho (vazão) depende da pressão absoluta entregue pela bomba. No laboratório a pressão manométrica (gauge) na saída foi ajustada para 0,8 kgf/cm^2 com pressão atmosférica local de 13,7 psi. Na plataforma repetiu-se o ajuste de 0,8 kgf/cm^2 mas a pressão atmosférica lá é 14,7 psi, resultando em vazão maior do que a do ensaio. Para analisar usamos o conceito de pressão absoluta, que é a soma da pressão gauge com a pressão atmosférica local, pois a curva de bomba relaciona vazão com essa pressão absoluta.

Passo 2

Convertendo as pressões atmosféricas para kgf/cm^2, usamos
1 psi = 0,07031 kgf/cm^2
Logo
Patm, lab = 13,7 times 0,07031 approx 0,962 kgf/cm^2,
Patm, plat = 14,7 times 0,07031 approx 1,034 kgf/cm^2

Passo 3

No laboratório a pressão absoluta na saída da bomba foi
Pabs, lab = Pgau>=, lab + Patm, lab = 0,8 + 0,962 = 1,762 kgf/cm^2
Para obter a mesma pressão absoluta na plataforma, deve-se ter
Pabs, plat = Pabs, lab = 1,762 kgf/cm^2

Passo 4

Na plataforma essa pressão absoluta se escreve
Pabs, plat = Pgau>=, plat + Patm, plat
Isolando Pgau>=, plat, obtemos
Pgau>=, plat = Pabs, lab - Patm, plat = 1,762 - 1,034 approx 0,728 kgf/cm^2

Resposta

Para manter na plataforma as mesmas condições de vazão medidas em laboratório, a pressão de operação (manométrica) deve ser ajustada para aproximadamente
0,73 kgf/cm^2
Isso corrige o efeito da maior pressão atmosférica na plataforma, igualando a pressão absoluta que a bomba fornece.

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