Respostas Sistema Hidraulico

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Questão 01:

As bombas cinéticas para operarem satisfatoriamente, requerem líquidos livres de vapor na linha de sucção, à entrada do rotor. Se a pressão dentro da bomba cai abaixo da pressão de vapor do líquido, haverá a formação de bolhas de vapor nesse local.

Por causa do rápido aumento da pressão dentro da bomba, as bolhas se fundem em uma dada zona com ausência de líquido. Este fenômeno é chamado cavitação (de cavidades) e pode reduzir a eficiência da bomba causando ruído, vibrações, fratura do rotor, da carcaça, etc.

Para evitar a cavitação as bombas necessitam de certa quantidade de energia no sistema de sucção, conhecido como NPSH (Net Positive Sucion Head). O NHSH pode ser requerido (NPSHr) ou disponível (NPSHd). Estes são os dois termos de carga mais importantes na discussão de bombas centrífugas.

A operação satisfatória de uma bomba requer que não ocorra a vaporização do líquido bombeado sob qualquer condição de operação. Isto é desejado porque quando um líquido vaporiza, seu volume aumenta muito. Isto torna claro que se nós devemos efetivamente bombear um fluido, ele sempre deve ser mantido na forma líquida.

A vaporização começa quando a pressão de vapor do líquido, à temperatura operacional, se iguala a pressão externa do sistema que, em um sistema aberto, sempre é igual a pressão atmosférica. Qualquer diminuição na pressão externa ou aumento na temperatura operacional pode induzir à vaporização e a bomba deixa de bombear. Assim, a bomba precisa sempre ter uma quantidade suficiente de carga de sucção presente, para prevenir esta vaporização no ponto de pressão mais baixo, na bomba.

O fabricante normalmente testa a bomba com água a diferentes capacidades, criadas estrangulando o lado de sucção. Quando os primeiros sinais de cavitação por vaporização induzida acontecem, a pressão de sucção é anotada. Esta pressão é convertida em carga e o valor é assinalado na curva da bomba, sendo referido como "carga líquida positiva de sucção requerida (NPSHr)" ou, às vezes resumidamente como o NPSH. Assim a Carga Líquida Positiva de Sucção (NPSH) é a carga total no flange de sucção da bomba menos a pressão de vapor, convertida a altura de coluna de líquido.

A NPSH requerida é uma função do projeto da bomba e é determinada pelo fabricante com base em testes reais. Conforme o líquido passa da sucção da bomba para o olho do impulsor, a velocidade aumenta e a pressão diminui. Também há perdas de pressão devido a choques e a turbulência conforme o líquido atinge o impulsor. A força centrífuga das palhetas do impulsor aumenta adicionalmente a velocidade, e diminui a pressão do líquido. A NPSH requerida é a carga positiva, em pés absolutos, requerida na sucção da bomba para superar as quedas de pressão na bomba e manter a maior parte do líquido acima de sua pressão de vapor. O valor de NPSH sempre é positivo já que é expresso em termos de altura de coluna fluida absoluta. O termo "líquida" se refere à carga de pressão real na flange de sucção da bomba, e não a carga de sucção estática

A NPSH requerida varia com a velocidade e a capacidade em qualquer bomba em particular. A NPSH requerida aumenta com a vazão porque a velocidade do líquido está aumentando, e como a qualquer hora a velocidade de um líquido sobe, a pressão, ou carga, diminui. Normalmente as curvas do fabricante fornecem esta informação.

A NPSH é independente da densidade do fluido, como todos os outros termos de carga. Atenção: observe que o valor da carga líquida positiva de sucção requerida (NPSHr), mostrado nas curvas de bombas, é para água fresca a 20°C e não para o fluido, ou combinação de fluidos, que está sendo bombeado.

A Carga Líquida Positiva de Sucção Disponível, é uma função do sistema no qual a bomba opera. É o excesso de pressão do líquido que chega à sucção da bomba, em pés absolutos, acima de sua pressão de vapor, para assegurar que a bomba selecionada não terá cavitação. É calculada com base nas condições do sistema ou do processo.

Cálculo de NPSHd

A fórmula para calcular a NPSHd é dada abaixo:

onde:

hpS = carga de pressão, i.e., a pressão barométrica do vaso de sucção, convertida a carga

hS = carga estática de sucção, i.e., a distância vertical entre a linha central do impulsor do 1º estágio e o nível do líquido de sucção;

hvps = carga de pressão de vapor, ou seja, a [pressão de vapor do líquido à sua temperatura máxima de bombeamento, convertida a carga.

hfS = carga de fricção, i.e., a perda de opressão na entrada e fricção na linha de sucção, convertida a carga

Nota:

1. É importante corrigir a massa específica para a massa específica do líquido e converter todas os termos para a unidade de "pés absolutos" usando a fórmula.

2. Qualquer discussão de NPSH ou cavitação só é levada em conta no lado de sucção da bomba. Quase sempre