Escolha a bomba ideal para o seu sistema calculando a potência da bomba hidráulica.
Primeiramente, é importante entender que existem diversos tipos de bombas hidráulicas e que, nessa amplitude de possibilidades, vários modelos podem ser utilizados em uma determinada aplicação. Dessa forma, além da potência ideal da bomba hidráulica é preciso considerar outros fatores, como a qualidade do equipamento.
Em locais de médias e grandes vazões, há predomínio de bombas centrífugas, de fluxo misto e axiais. Enquanto bombas alternativas e rotativas dominam a faixa de médias e grandes alturas de elevação e pequenas vazões.
O objetivo da bomba hidráulica é transmitir energia ao fluido, transformando a energia mecânica gerada pelo funcionamento do motor (que está sendo alimentado por uma energia elétrica) em energia hidráulica. O fluido então utiliza essa energia para seguir o seu caminho, deslocando o seu peso entre duas posições e vencendo as resistências existentes no percurso.
Logo, a função da bomba é basicamente acrescentar pressão ao fluido. Porém o caminho que o fluido percorre no sistema hidráulico intervém diretamente em sua saída. Esse caminho é composto de diversas grandezas que poderão contribuir ou reduzir a pressão e a velocidade de saída do fluido.
Por isso, antes de entrarmos na fórmula que calcula a potência da bomba, vamos falar sobre alguns conceitos que influenciam no funcionamento do equipamento e na definição da potência ideal, além de serem base para efetuar o cálculo.
Altura geométrica de sucção – Diferença de altura (em metros) entre o nível dinâmico do fluido em sua captação e o bocal de sucção da bomba.
Altura geométrica de recalque – Diferença de altura (em metros) entre o bocal de sucção da bomba e o ponto de maior elevação do fluido em seu destino final (reservatório, etc.).
Altura estática de elevação (ou altura geométrica / ou altura topográfica) – Diferença de altura (em metros) entre os níveis dos reservatórios de sucção e de recalque.
Altura total de sucção (ou altura manométrica de sucção) – É a quantidade de energia por unidade de peso existente no flange de sucção, sendo igual a altura geométrica de sucção somada a perda de carga na sucção.
Altura total de recalque (ou altura manométrica de recalque) – É a energia por unidade de peso que o fluido deve ter ao deixar a bomba para chegar até a saída da tubulação de recalque. A altura manométrica de recalque é a soma da altura geométrica de recalque com a perda de carga no recalque.
Altura manométrica de elevação (ou altura manométrica total) – É a soma da altura manométrica de recalque com altura manométrica de sucção e representa a quantidade de energia por unidade de peso que deve ser absorvida pelo fluido que atravessa a bomba. Esta é a energia necessária para que o fluido vença o desnível da instalação (altura geométrica), a diferença de pressão entre os reservatórios e a resistência natural que as tubulações e acessórios oferecem ao escoamento do fluido (perda de carga).
Perdas hidráulicas – Ocorrem dentro do sistema hidráulico durante todo o percurso do fluido e são provocadas pelas situações a seguir.
- Atrito de superfície entre o fluido e as paredes da máquina (canais de rotor e sistema diretor).
- Deslocamento de camada limite provocado pela forma dos contornos internos das pás, aletas e outras partes constitutivas.
- Dissipação de energia por mudança brusca de seção e direção dos canais que conduzem o fluido através da máquina.
- Choque do fluido contra o bordo de ataque das pás, que ocorre quando a máquina funciona fora do ponto nominal.
Perdas volumétricas – São perdas por fuga de fluido que ocorrem nos labirintos, pelos espaços entre o rotor e a carcaça e entre a carcaça e o eixo. Devido essa perda, a vazão total que passa pelo rotor e participa das trocas de energia (mecânica em hidráulica) é a soma da vazão considerada no cálculo das alturas de queda e elevação mais a vazão perdida.
Perdas mecânicas – São as perdas externas devido ao atrito nos mancais, gaxetas e atrito do ar nos acoplamentos, e volantes de inércia.
Rendimento total – É a grandeza a qual permite estimar todas as perdas.
O que é potência?
É a quantidade de energia por unidade de tempo consumida pela bomba hidráulica.
Durante o processo de transformação de energia elétrica em energia hidráulica o motor elétrico entrega potência ao sistema (eixo), uma parte da potência é perdida como perdas mecânicas e o restante é entregue ao rotor, que transfere energia para o fluido. Nesse momento, a potência também é reduzida devido às perdas volumétricas e perdas mecânicas.
A potência é dividida em potência efetiva/eficaz (total) ou potência motriz; potência interna do rotor e potência hidráulica.
Como calcular a potência da bomba?
Em primeiro lugar, é necessário definir qual é a vazão desejada. Lembrando que vazão é a quantidade volumétrica ou gravimétrica de determinado fluido que passa por uma determinada seção de um conduto, ou seja, é a velocidade com a qual um fluido escoa. Para calcular a vazão é necessário dividir o volume de um fluido que escoa por um duto pela unidade de tempo desse escoamento.
Em seguida, você deverá calcular a altura manométrica total. Como vimos, essa medida é calculada através da soma da altura manométrica de recalque com altura manométrica de sucção. Sendo que para obter o valor das duas últimas é necessário somar suas alturas geométricas com as perdas de cargas causadas pelos atritos do percurso do fluido.
Existem diversas tabelas onde é possível encontrar os valores de perdas de cargas na internet.
Após finalizar a soma dos valores e ter o valor da pressão total que a bomba precisa superar, aplique os números na fórmula abaixo para obter a potência mínima necessária para o funcionamento da bomba hidráulica.
Potência é =
Altura manométrica total x vazão do líquido por minuto x gravidade específica do fluido
Divido por: 3960
O resultado é a potência necessária para a bomba, em hp (horsepower).
Como sempre existe perda de eficiência ao transferir algo de um local para outro, após escolher a bomba desejada, leia o manual do fabricante para conhecer seu valor de eficiência (ou rendimento) e escreva-o em forma decimal. Divida a potência, em hp, por esse valor a fim de determinar a potência necessária para o motor da bomba. Normalmente as bombas apresentam um rendimento entre 50% e 85% quando usadas de forma correta.
