A curva da bomba não serve apenas como um guia para engenheiros ao projetar soluções de transporte de fluidos, mas também fornece informações para os usuários realizarem manutenção preventiva nas bombas.
Este artigo explica as curvas de bombas centrífugas e discute como lê-las e utilizá-las. Se você deseja um entendimento completo das curvas de bombas centrífugas, leia este artigo.
O que é uma curva de bomba centrífuga?
Os gráficos de curva da bomba são uma curva que representa a relação entre os vários parâmetros de desempenho da bomba, ela mostra o desempenho e o status de trabalho da bomba de água sob diferentes condições.
O gráfico da curva de desempenho da bomba contém as seguintes informações:
🔸Cabeça da bomba
🔸Taxa de fluxo
🔸NPSH (Altura de Sucção Positiva Líquida)
🔸Tamanho do impulsor e desempenho da bomba
🔸Curva de Eficiência da Bomba
🔸RPM (Revoluções por Minuto)
🔸BEP (Ponto de Melhor Eficiência)
A curva da bomba centrífuga não é apenas uma ferramenta importante para a seleção da bomba, mas também uma referência no trabalho de manutenção para verificar se o status de vários pontos operacionais da bomba se desvia dos valores recomendados pela curva característica da bomba.
Fig. O eixo Y representa a altura manométrica em metros, e o eixo X representa a vazão em m³/h ou L/s.
A linha vermelha representa a faixa de eficiência ideal da bomba, onde a bomba atinge alta eficiência e minimiza o desgaste.
Como ler uma curva de desempenho de uma bomba?
Engenheiros geralmente utilizam curvas de desempenho de bombas para fazer a seleção inicial. Utilizando as informações da curva, como altura manométrica e vazão, e suas interseções, podemos selecionar aproximadamente o modelo da bomba.
Para entender a curva de desempenho da bomba, você precisa primeiro entender os diversos parâmetros de desempenho da bomba. Continue lendo o conteúdo a seguir para entender completamente a curva de desempenho da bomba.
1. Cabeça da bomba
O eixo Y da curva da bomba representa a altura manométrica, que representa a altura até a qual a bomba pode bombear líquido. Em termos simples, é a distância vertical entre a saída da bomba e a altura final de bombeamento. Em cálculos práticos, fatores como perdas em cotovelo e atrito na tubulação também devem ser considerados.
A seguir está uma explicação mais detalhada da cabeça da bomba, Cabeça dinâmica total.
Cabeça dinâmica total
O que é TDH na Curva da Bomba? Simplificando, geralmente usamos o eixo Y da curva da bomba para representar o TDH. A altura manométrica dinâmica total da bomba é a soma da elevação estática, pressão manométrica, potência manométrica, perda por atrito e outros fatores da bomba. Pode ser entendida como a altura à qual a bomba consegue elevar o fluido após considerar os fatores acima. Geralmente é expressa em metros ou polegadas.
Como calcular a carga dinâmica total?
TDH = Elevação Estática + Altura de Pressão + Altura de Velocidade + Perda por Atrito
- Elevação estática: Elevação estática refere-se à diferença de altura entre a porta de sucção da bomba e a superfície do líquido quando a bomba está parada.
- Altura Manométrica: A altura manométrica é a pressão estática fornecida pelo fluido. Ou seja, refere-se à altura manométrica formada pela pressão do fluido na tubulação. Diferentes alturas manométricas serão geradas nas extremidades de sucção e descarga da bomba. Quanto maior a pressão do fluido, maior a altura manométrica.
- Altura de Velocidade: Altura de velocidade é a altura à qual a energia cinética do fluido o eleva durante seu escoamento. Quanto maior a velocidade do fluido, maior a altura de velocidade.
- Perda por atrito: Perda por atrito é a perda de energia gerada nos cotovelos, válvulas e tubos da tubulação quando a bomba está transportando fluido.
Fórmula de Carga Dinâmica Total
TDH=H estático + H pressão + H velocidade + H atrito
2. Taxa de fluxo
O eixo X da curva de desempenho da bomba representa a vazão, que pode ser entendida como o volume de fluido que a bomba consegue fornecer por unidade de tempo. Geralmente é expressa em metros cúbicos por hora (m³/h) ou litros por segundo (L/s).
3. Ponto de Melhor Eficiência da Curva da Bomba
A bomba tem a maior eficiência e o menor desgaste neste estado operacional.
4. Tamanho do impulsor e desempenho da bomba
O tamanho do impulsor afeta o desempenho da bomba. Aumentar o tamanho do impulsor aumenta a vazão da bomba, pois um impulsor maior pode bombear mais líquido. De acordo com a lei de afinidade: H ∝ D², onde D é o diâmetro do impulsor, aumentar o tamanho do impulsor também aumenta a altura manométrica da bomba.
No entanto, é importante considerar que simplesmente aumentar o tamanho do impulsor não melhora necessariamente a eficiência. Um impulsor maior requer um motor de maior potência para manter a rotação. Você precisa encontrar o ponto ideal de eficiência na curva da bomba.
5. Curva de eficiência da bomba
A curva de eficiência da bomba é crucial na análise de bombas porque ela nos diz o quão eficientemente uma bomba opera sob diferentes condições, ou seja, quanta potência de entrada do motor é usada para mover o líquido.
A curva de eficiência da bomba também nos ajuda a identificar o BEP (Ponto de Melhor Eficiência) e a faixa de alta eficiência. O BEP, ou faixa de alta eficiência, é onde uma bomba atinge o desempenho máximo e minimiza o desgaste.
6. RPM
A velocidade da bomba tem um impacto significativo na altura manométrica e na vazão durante a operação real. A velocidade no ponto de melhor eficiência deve ser considerada ao selecionar uma bomba.
7. NPSH
A Altura de Sucção Positiva Líquida é um indicador importante para prevenir a cavitação durante a operação da bomba. NPSH possui dois parâmetros.
- NPSH UM: O NPSH necessário para a bomba em operação real.
- NPSH R: O NPSH mínimo necessário para a bomba operar.
Ao projetar uma solução de entrega de bomba, NPSH UM > NPSH R deve ser atendido para garantir que haja pressão suficiente na extremidade de sucção da bomba para evitar que ocorra cavitação na bomba.
Como ler NPSH na curva de bomba?
Em uma curva de bomba, NPSH é a linha tracejada perpendicular ao eixo X.
Podemos observar que diferentes posições têm valores de NPSH diferentes. No conteúdo acima, mencionamos que NPSH inclui NPSH UM (NPSH realmente necessário durante a operação) e NPSH R (NPSH mínimo necessário para operação). Observe que o NPSH UM > NPSH R deve ser assegurado para garantir que não ocorra cavitação na bomba.
Determinamos a localização do ponto A e podemos ver que o ponto A está próximo do intervalo de NPSH R de 8m. Assim, podemos determinar que, ao projetar o sistema de entrega da bomba, devemos garantir que o NPSH UM >8m para melhor prevenir a cavitação.
Embora as curvas de bombeamento fornecidas por cada fabricante de bombas não são exatamente os mesmos, se você puder entender o significado dos vários parâmetros na curva de desempenho da bomba, você pode fazer uma seleção simples da bomba com base nas curvas da bomba fornecidas pelo fabricante.
Como usar a Curva de Seleção de Bomba?
Com a explicação acima, todos têm uma compreensão básica das curvas de bombeamento. Agora, podemos usá-las para selecionar modelos de bombas.
- Utilizando os dados de vazão e altura manométrica necessários, determinamos o ponto de operação da bomba.
- O ponto de melhor eficiência (BEP) é encontrado próximo ao ponto de operação.
- O BEP nos permite determinar a potência ideal do motor a partir da curva da bomba.
Dicas de especialistas:
💡 Ao selecionar um bombear, tente escolher um que esteja no BEP ou próximo dele para garantir que ele esteja dentro da faixa de alta eficiência e maximize sua vida útil.
💡 Utilizando as curvas de bomba fornecidas pelos fabricantes, podemos realizar a manutenção das bombas existentes. Por exemplo, com base no BEP da bomba, podemos ajustar o tamanho do impulsor ou modificar a tubulação e os cotovelos para minimizar o desgaste e melhorar a eficiência.
Impacto da gravidade específica e da viscosidade na bomba
1. Como a curva de uma bomba muda com a gravidade específica?
A gravidade específica do fluido afeta a potência da bomba. Quanto maior a gravidade específica, maior a potência consumida pela bomba.
De acordo com a relação entre a gravidade específica e a densidade de um fluido, quanto maior a gravidade específica do fluido, maior a densidade. À medida que a densidade do fluido aumenta, a resistência do sistema de bombeamento para transportar o fluido aumenta, e o sistema de bombeamento requer mais potência para transportar o fluido.
Quando uma bomba fornece um fluido com gravidade específica maior do que o esperado, isso aumentará o consumo de energia da bomba, tornará o fluxo da bomba instável, acelerará o desgaste e reduzirá a eficiência e a vida útil do sistema da bomba.
2. Efeito da viscosidade no desempenho da bomba
A alteração da viscosidade do fluido afetará a potência, a vazão e a altura manométrica da bomba. À medida que a viscosidade do fluido aumenta, a vazão diminui e a potência e a altura manométrica aumentam.
À medida que a viscosidade do fluido transportado pela bomba aumenta, a resistência ao fluxo do fluido na tubulação aumenta, a fluidez do fluido diminui e a vazão diminui proporcionalmente. Para manter a mesma vazão, o sistema de bombeamento precisa aumentar a potência, o que fará com que a bomba consuma mais energia.
Quando a viscosidade do fluido aumenta, a resistência ao fluxo do fluido na tubulação aumenta. Para superar essas resistências, o sistema de bombeamento requer maior força (altura manométrica) para transportar o fluido, o que fará com que a altura manométrica da bomba aumente.
Portanto, podemos concluir que quando a viscosidade do fluido aumenta, a bomba requer mais potência para transportar o fluido, resultando em uma diminuição na vazão, um aumento na potência da bomba e uma diminuição na eficiência da bomba.
Conclusão
Em resumo, a curva da bomba pode fornecer dados muito importantes durante a seleção e manutenção da bomba. Com base em dados como vazão, altura manométrica e potência, podemos determinar a faixa de operação eficiente da bomba e fazer a seleção correta ou a manutenção ideal para maximizar a eficiência.
Perguntas frequentes
Curva de bomba de deslocamento positivo
As bombas de deslocamento positivo dependem de mudanças periódicas no volume dentro da bomba para fornecer fluido, portanto, na curva da bomba de deslocamento positivo, a vazão não muda com a pressão.
Em um gráfico de bomba de deslocamento positivo, a curva característica de fluxo versus pressão é quase horizontal.
Curva de potência da bomba versus vazão
A potência da bomba aumenta exponencialmente com o aumento da vazão.
Quando a vazão aumenta, o fluido produz maior resistência no tubo, e a bomba precisa aumentar mais a potência para empurrar o fluido.
Como o VFD afeta a curva da bomba?
O sistema VFD pode ajustar a velocidade do motor de acordo com as mudanças de carga do sistema de bomba, alterando assim a velocidade da bomba.
Ajustando a velocidade da bomba através do sistema VFD, o fluxo e a altura manométrica do sistema da bomba podem ser controlados com precisão, energia pode ser economizada, perdas desnecessárias podem ser reduzidas, a bomba pode sempre manter uma operação de alta eficiência, a vida útil da bomba pode ser estendida e os custos de manutenção podem ser reduzidos.
Curva da bomba e curva do sistema
A curva de resistência do sistema de bombeamento mostra as variações na resistência e na vazão que todo o sistema de bombeamento precisa superar para impulsionar o fluido. Essas resistências incluem atrito na tubulação, perda de curvatura, perda de válvula, etc.
Na curva de resistência do sistema de bombeamento, a curva diminui gradualmente com o aumento da vazão, e a curva aumenta gradualmente com o aumento da vazão. A intersecção dessas duas curvas é o ponto de trabalho do sistema de bombeamento. Nesse momento, a altura manométrica e a resistência do sistema de bombeamento estão equilibradas, sendo esse o ponto de trabalho ideal do sistema de bombeamento.
