Enunciado

Uma bomba de quatro estágios de alimentação de caldeira tem as linhas de sucção e de recalque (descarga) com diâmetros interno de 10   c m e 7,5   c m , respectivamente. A 3500   r p m , a bomba fornece nominalmente 0,025   m 3 / s contra uma altura de carga de 125   m enquanto bombeia água a 115 ° C . O manômetro da sucção, instalado 50   c m abaixo do olho do rotor, fornece uma leitura de 150   k P a . A bomba deve ser certificada de fábrica por testes com a mesma vazão, velocidade e aumento de altura de carga, mas usando água a 27 ° C . Calcule o N P S H A na entrada da bomba na instalação de campo. Avalie a altura de carga de sucção que deve ser usada no teste de fábrica de modo a reproduzir as condições de sucção de campo.

Passo 1

O N P S H A é dado:

N P S H A = p t - p v

Sendo p t = p g + p a t m + 1 2 ρ V 2 , temos:

N P S H A = p g + p a t m + 1 2 ρ V 2 - p v

N P S H A = h g + h a t m + h V - h v

Passo 2

Com a temperatura da água de 115 ° C , temos que calcular ρ .

Como a Tabela A.7 (Apêndice A) nos fornece até 100 ° C , devemos fazer uma extrapolação com os valores de 95   e 100 ° C :

ρ = ρ 95 + ρ 100 - ρ 95 ⋅ T - 95 100 - 95

ρ = 962 + 958 - 962 ⋅ 115 - 95 100 - 95 = 946   k g / m 3

Do mesmo modo, calcularemos p v :

p v = 84 + 101 - 84,6 ⋅ 115 - 95 100 - 95 = 150,2   k P a

Passo 3

O manômetro de pressão é dado:

p g = ρ g h g + z

h g = p g ρ g - z

Sendo:

p g = 150   k P a ;

g = 9,8   m / s 2 ;

z = 50   c m = 0,5   m .

Temos:

h g = 150 x 10 3 946 ⋅ 9,8 - 0,5 = 1 5 , 7   m

Passo 4

A pressão atmosférica é dada por:

p a t m = ρ g h a t m

h a t m = p a t m ρ g

Sendo:

p a t m = 101   k P a .

Temos:

h a t m = 101 x 10 3 946 ⋅ 9,8 = 10,9   m

Passo 5

A altura de carga dinâmica é dada por:

1 2 ρ V 2 = ρ g h V

h V = V 2 2 g

Sendo V = Q A = 4 Q π D 2 :

h V = 4 Q π D 2 2 ⋅ 1 2 g

Com:

Q = 0,025   m 3 / s ;

D = 10   c m = 0,1   m ;

g = 9,8   m / s 2 .

Temos:

h V = 4 ⋅ 0,025 π ⋅ 0,1 2 2 ⋅ 1 2 ⋅ 9,8 = 0,5   m

Passo 6

A altura de carga de vapor é dada por:

p v = ρ g h v

h v = p v ρ g

Sendo:

p v = 150,2   k P a .

Temos:

h v = 150,2 x 10 3 946 ⋅ 9,8 = 16,2   m

Passo 7

Calcule o N P S H A na entrada da bomba na instalação de campo.

N P S H A = h g + h a t m + h V - h v

N P S H A = 15,7 + 10,9 + 0,5 - 16,2 = 10.9   m

Passo 8

Avaliando a altura de carga de sucção que deve ser usada no teste de fábrica de modo a reproduzir as condições de sucção de campo.

Com a temperatura da água de 27 ° C , temos que calcular ρ .

Com os dados da Tabela A.7 (Apêndice A) devemos fazer uma interpolação entre 25 e 30 ° C.

ρ = ρ 95 + ρ 100 - ρ 95 ⋅ T - 25 30 - 2 5

ρ = 9 97 + 9 96 - 9 97 ⋅ 27 - 2 5 3 0 - 2 5 = 996,6   k g / m 3

Do mesmo modo, calcularemos p v :

p v = 3,17 + 4,25 - 3,17 ⋅ 27 - 2 5 3 0 - 2 5 = 3,60   k P a

Passo 9

A altura de carga de vapor é dada por:

p v = ρ g h v

h v = p v ρ g

Sendo:

p v = 3,6   k P a .

Temos:

h v = 3 , 6 x 10 3 9 96,6 ⋅ 9,8 = 0,4   m

Passo 10

O N P S H A deve ser o mesmo, então, calcularemos a altura de carga manométrica:

N P S H A = h g + h a t m + h V - h v

h g = N P S H A - h a t m - h V + h v

h g = 10,9 - 10,9 - 0,5 + 0,4 = - 0,1   m

Então a altura de carga absoluta é:

h a b s = h g + h a t m = - 0,1 + 10,9 = 10,8   m

Passo 11

Desse modo, a pressão absoluta necessária é de:

p a b s = ρ g h a b s

p a b s = 996,6 ⋅ 9,8 ⋅ 10,8 = 105,48   k P a

Resposta

N P S H A = 10.9   m

p a b s = 105,48   k P a

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