Vazão e altura manométrica de uma bomba

Vazão - Q [m³/hora] - o volume de água fornecido pela bomba por unidade de tempo. A vazão da bomba é determinada pelo ponto de trabalho em sua curva característica e, além das características construtivas, depende da velocidade de rotação do impulsor e da característica hidráulica da rede.

A vazão ótima da bomba é alcançada no valor máximo do coeficiente de eficiência. A vazão real da bomba pode ser determinada pela curva de altura-vazão, conhecendo a altura gerada.

Altura - H [m] - a diferença de pressões entre os bocais de entrada e saída da bomba.

H = Hz + (Pentrada - Psaída)/(ρg) + dh + (C²entrada - C²saída)/(2g)

onde

Hz - altura geométrica de elevação, m, que é a diferença entre os níveis da superfície do líquido no reservatório de sucção (superior) e no reservatório de descarga (inferior);
(Pentrada - Psaída)/(ρg) - altura, m, correspondente à diferença de pressão, Pa, nos reservatórios superior e inferior;
dh - soma das perdas hidráulicas (por atrito e nas resistências locais) nas tubulações de sucção e descarga, m;
(C²entrada - C²saída)/(2g) - altura, m, correspondente à diferença na energia cinética do líquido em movimento, com velocidade Centrada m/s na saída da tubulação de descarga para o reservatório superior e com velocidade Csaída, m/s, na entrada da tubulação de sucção a partir do reservatório inferior;
ρ - densidade do líquido
g - aceleração da gravidade, igual a 9,8 m/s²

Se a pressão que atua sobre a superfície do líquido em ambos os reservatórios for igual, por exemplo, em reservatórios abertos, e o líquido em ambos os reservatórios estiver em repouso, a expressão que define a altura da bomba pode ser simplificada para:

H = Hz + dh

A partir das expressões acima, pode-se ver que a altura de uma bomba de elevação de água é determinada pela altura de elevação e pelas perdas de pressão nas tubulações. Em um circuito fechado de circulação, como nos sistemas de aquecimento, a altura da bomba é determinada pela soma das perdas de pressão em todos os elementos do circuito e não depende da altura do sistema ou da localização da bomba nele.

Curva de altura-vazão — representação gráfica da dependência da altura da bomba em relação à sua vazão nas coordenadas Q [m³/hora] / H [m]. A curva de altura-vazão é a principal característica utilizada para a seleção de bombas e é apresentada nos catálogos dos fabricantes na forma de gráficos.

Ponto de trabalho da bomba — o ponto de interseção da curva de altura-vazão com a linha horizontal traçada a partir do ponto no eixo das ordenadas, que corresponde à altura gerada. Para determinar a vazão real da bomba a partir do ponto de trabalho, projeta-se uma perpendicular sobre o eixo da vazão (abscissa).

Portanto, a vazão da bomba é determinada pela altura gerada pela bomba, que nas bombas de elevação é determinada pela altura de elevação e pelas perdas nas tubulações, enquanto nas bombas de circulação é determinada pela curva hidráulica do circuito de circulação. Como no circuito de circulação a variação das perdas de pressão é proporcional ao quadrado da variação da vazão, a curva hidráulica da rede nas coordenadas Q [m³/hora] / H [m] assume a forma de uma parábola.

Altura de sucção — Hsuc [m] — nas condições de captação de água de um reservatório inferior, onde a superfície da água está sujeita à pressão atmosférica, a altura de sucção da bomba corresponde à diferença em metros entre o eixo do impulsor e o nível do líquido no reservatório inferior, levando em consideração as perdas de pressão na tubulação que conecta o reservatório inferior à bomba.

A elevação da água do reservatório inferior ocorre devido à diferença de pressões, enquanto no impulsor da bomba é criada uma depressão, e a água é submetida à pressão atmosférica. Como a pressão atmosférica corresponde a uma coluna de água com altura de 10,3 metros, e a bomba não pode criar vácuo absoluto no impulsor, a altura de sucção da bomba não pode exceder 8 metros.

NPSH (Altura positiva líquida de sucção) — NPSH [m de coluna d'água] — pressão mínima na tubulação de sucção da bomba que garante operação sem cavitação. O valor do NPSH é determinado experimentalmente pelos fabricantes de bombas e é apresentado na forma de gráfico em função da vazão da bomba.

Potência útil da bomba — Nu [W] — corresponde à energia transmitida ao líquido por unidade de tempo.

Nu = ρ · g · Q · H

Potência no eixo da bomba — Nw [W] — potência mecânica transmitida ao eixo da bomba. A potência mecânica é maior que a potência útil pela quantidade de perdas hidráulicas e perdas por atrito no impulsor.

Nw = Nu / η

Eficiência da bomba — η [%] — indicador da eficiência de uma bomba centrífuga, definido como a relação entre a potência útil e a potência no eixo.

Diâmetro nominal — DN — designação numérica do diâmetro interno dos bocais de conexão da bomba, comum a todos os elementos da tubulação. O diâmetro nominal da bomba não tem dimensão, mas seu valor é aproximadamente igual ao diâmetro interno da tubulação conectada.

A série de diâmetros nominais DN dos elementos da tubulação é regulamentada pela norma GOST 28338-89 «Diâmetros nominais (DN)». Uma designação alternativa para o diâmetro nominal, comum nos países da antiga União Soviética, é o diâmetro condicional.

Pressão nominal — PN [bar] — a pressão máxima excedente da água a uma temperatura de 20°C, sob a qual é permitido o funcionamento contínuo da bomba.

Uma designação alternativa para a pressão nominal, comum nos países da antiga União Soviética, é a pressão condicional. A série de pressões nominais PN (Ru) para os elementos da tubulação é regulamentada pela norma GOST 26349-84 «Pressões nominais (PN)».