(
PONTOS) Uma bomba hidráulica está localizada abaixo do nivel superior de água contida no reservatório de aspiração (bomba afogada). A tubulação de aspiração está na horizontal. A diferença de cotas entre as linhas de centro dos flanges de entrada (aspiração) e de saida (recalque) da bomba é
. O reservatório de recalque está localizado acima do flange de saida da bomba de modo que o nivel superior de água contida no reservatório é de 30 m acima da linha de centro da bomba. Os dois reservatórios estão à pressão atmosférica. As pressôes estáticas na entrada e na saida da bomba são
(efetiva) e
(efetiva), respectivamente, e os respectivos diâmetros são 150 e 100 mm . As perdas de energia na bomba são de
e as perdas de energia do nivel d’água do reservatório de aspiração até a entrada da bomba sâo de
. Dados:
:
a. Calcule o valor da potência de cixo da bomba, para uma vazão de
; ( 7,5 p)
b. Calcule o valor da diferença entre os níveis d’água nos reservatórios.(
)
c. Qual a altura de sucçăo mínima em que a bomba pode ser colocada para que năo haja cavitaçâa? (
)
d. Calcule
da bomba e classifique quanto ao tipo de rotor, para uma rotação de 1800 rpm .(7,5 pontos)
a. Calcule o valor da potência de cixo da bomba, para uma vazão de
b. Calcule o valor da diferença entre os níveis d’água nos reservatórios.(
c. Qual a altura de sucçăo mínima em que a bomba pode ser colocada para que năo haja cavitaçâa? (
d. Calcule
Passo 1
O enunciado trata de uma bomba afogada, com tubulação de sucção horizontal, dados de pressões estáticas na entrada e saída, perdas hidráulicas no sucção e na própria bomba, e pede:
– (a) potência de eixo para ;
– (b) diferença de níveis entre os dois reservatórios;
– (c) altura máxima de sucção (para não haver cavitação);
– (d) número específico de giro a
rpm e tipo de rotor.
Vamos usar a equação de energia de turbomaquinaria e definições de perda de carga, NPSH e número específico.
– (a) potência de eixo para
– (b) diferença de níveis entre os dois reservatórios;
– (c) altura máxima de sucção (para não haver cavitação);
– (d) número específico de giro
Vamos usar a equação de energia de turbomaquinaria e definições de perda de carga, NPSH e número específico.
Passo 2
Para (a) calculamos primeiro as velocidades e alturas parciais:
Área de sucção e de recalque
.
Área de sucção
Pressões estáticas:
Convertendo em m de coluna de água:
Cotas entre flanges:
.
Diferença de carga cinética:
Diferença de carga cinética:
Perda interna na bomba em altura:
Então a cabeça total de eixo é
A potência de eixo é
Passo 3
Para (b), achamos a diferença entre os níveis dos reservatórios. Do reservatório de sucção até o flange de entrada há perda de
e o flange está a pressão correspondente a
. Tomando o centro da bomba como cota zero, a cota da lâmina de sucção é
O topo do reservatório de recalque fica a
acima da bomba, logo
Passo 4
Para (c), a máxima altura de sucção (ou seja, a máxima distância vertical acima da bomba) sem cavitação ocorre quando o NPSH disponível chega a zero. Ignorando pressão de vapor e considerando só pressão atmosférica, perdas de sucção e carga cinética, obtemos
Isolando
, tem-se
Usando
,
e
, resulta
O sinal negativo indica que a bomba pode ficar até
acima do nível da água sem cavitar (sucção máxima).
Passo 5
Para (d), o número específico de giro (na mesma forma adimensional em rpm) é
usando
,
e
. Assim
Valores de
abaixo de
indicam rotor essencialmente radial.
Resposta
(a)
(b)
(c) A bomba pode estar até acima do nível de água sem cavitação.
(d) ; trata-se de rotor de fluxo radial.
(b)
(c) A bomba pode estar até
(d)