através de uma formação responsável e … 10.pdfa figura a seguir mostra a tubulação antes da...
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Através de uma formação responsável e sustentável, acabamos
com a poluição e preservamos nosso
planeta!
NPSHr
VAZÃO
Não cavita Cavita
https://youtu.be/1EMgKI50Fhs https://youtu.be/CPn1q-ptzvQ
A figura a seguir foi extraída da dissertação apresentada por Welington Ricardo Coellhopara obtenção do título de mestre em engenharia mecânica junto a Faculdade deEngenharia de Ilha Solteira da Universidade Estadual Paulista “Julio de Mesquita Filhono capítulo de revisão bibliográfica página 7.
3
CAVITAR É TER A VAPORIZAÇÃO DEVIDO A UMA QUEDA DE PRESSÃO, E
EM SEGUIDA, A CONDENSAÇÃO DEVIDO A UM AUMENTO DA PRESSÃO,
AMBAS EM UM PROCESSO ISOTÉRMICO, ONDE A TEMPERATURA É A TEMPERATURA DE ESCOAMENTO
DO FLUIDO CONSIDERADO.
Vamos compreender este conceito calculando a pressão na entrada de
uma bomba, a qual foi instalada acima do nível de captação.
A figura a seguir mostra a tubulação antes da bomba de uma instalação que transporta água a
250C. Sabe-se que a tubulação é de aço com diâmetro nominal de 4”, onde (1) é uma válvula de
poço da Mipel; (2) um cotovelo fêmea de 900 da Tupy; (3) entrada da bomba e (4) a saída da bomba
Água a 250C:
água
vapor
kg997,1
m³
p 0,03166 bar(abs)
=
=
Valores obtidos no manual de
treinamento da KSB
Considerando o escoamento em
regime permanente, incompressível e na
escala efetiva, aplicamos a equação
da energia de (0) a (3):
Ainda adotamos o PHR em (0)
PHR
2 2
0 0 e e e
0 e aB 0 e aB
p v p vH H Hp z z Hp
2g 2g
= + → + + = + + +
eConsiderando o escoamento turbulento, temos 1,0
( )
( )aB
aB
2 2
e e aB
e aB
H
2 2 2 2
e aB
e aB2 2 2
H
L Leqp 1 v v0 0 0 z f
2g D 2g
L Leqpv Q Q Q0 z f
2g 2g A 2g A D 2g A
++ + = + + +
+= = + + +
( )
( )
B
aB
a
aB
e e
2
aB 2
H
2
e aB
e aB2 2
H
L Leq 1p z 1 f Q²
L Leqp Q Q0
A
z f2g A D 2
D 2g
g A+
+ = − + +
+= + +
Pressão na entrada da bomba menor
que a pressão atmosférica, o que é coerente, pois para trazer a água para a bomba a mesma tem que criar uma
sução, ou seja, uma pressão menor que a atmosférica, que “empurra” a
água até a bomba!
Recordando:
Água 250C
atmp 1atm=
0t( C)
Q(kcal)
100
25 líquidoVapor superaquecido
líquidoL + V
QUEDA DE RENDIMENTO
DESBALANCEAMENTO PROVADO PELAS VIBRAÇÕES
REDUÇÃO DO TEMPO VIDA DA BOMBA
0t( C)
Q(kcal)
líquido
líquidoL + V100
25
líquido
eabs vaporp p
( )
aB
aB
e e aB 2
H
L Leq 1p z 1 f Q²
D 2g A
+ = − + +
1. ze o menor possível e se der, negativo, ou seja, bomba afogada.
2. L o menor possível, ou seja, a bomba deve ser instaladao mais perto possível do reservatório de captação.
3. A somatória dos comprimento equivalentes deve ser a menor possível.
4. O diâmetro da tubulação antes da bomba é umdiâmetro imediatamente superior ao definido para atubulação de recalque.
Infelizmente a condição peabs > pvapor
não é suficiente para garantir que não ocorra o fenômeno de cavitação!
A CONDIÇÃO NECESSÁRIA PARA NÃO OCORRER O FENÔMENO DE CAVITAÇÃO:
disponível requeridoNPSH NPSH
O QUE É NPSH?
sem cavitação
com cavitação
NPSH
NET
POSITIVE
SUCTION
HEAD
N
P
S
H
sem cavitação com cavitação
NPSH
VAZÃO
NPSH disponível projetista
NPSH requerido fabricante
CALCULANDO O NPSHREQUERIDO = NPSHreq:
absoluta
absoluta
abs abs
abs
abs
vapor
req entrada _bomba
entrada _bomba abs
2
e _ B e e _ B vapor
req e _ B
e _ B
pNPSH H
e _ B
p v pNPSH z
2g
z PHR no eixo da bomba
= −
=
= + + −
disponível requerido
disponível requerido
NPSH NPSH 0
NPSH NPSH reserva contra a cavitação
−
− =
( ) ( )
aB
vapor
disp 0 aB
0 vaporabs aB
disp 0 aB 2
H aB
0
pNPSH H Hp
p p L Leq Q²NPSH z f
D 2g A
z PHR no eixo da bomba
= − −
− += + −
PORTANTO: A CONDIÇÃO NECESSÁRIA E SUFICIENTE PARA NÃO OCORER A
CAVITAÇÃO É:
CALCULANDO O NPSHDISPONÍVEL =
NPSHdisp:
Água a 250C:
água
vapor
kg997
m³
p 0,03166 bar(abs)
mg 9,8
s²
=
=
=
atm
N
f 0,02 constante
Np 98420
m²
D 4" aço 40 D=102,3mm
A=82,1cm²
= =
=
= → →
→
1
2
Leq 42,65m
Leq 3,76m
=
=
Q(L/s) NPSH(m)
1 0,75
1,5 0,8
2 0,88
2,5 1,05
3 1,45
3,5 2,15
4 3,2
4,5 4,7
5 6,8
Para a bomba selecionada, temos a tabela a seguir:
Através do Excel, traçamos a curva que representa
NPSHreq = f(Q)
y = 0,1168x3 - 0,4714x2 + 0,7194x + 0,3862R² = 1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 1 2 3 4 5 6
NP
SHre
q(m
)
Q(L/s)
NPSH(m) de uma bomba
O PHR deve ser no eixo da bomba!
PHR ( ) ( )
aB
0 vaporabs aB
disp 0 aB 2
H aB
p p L Leq Q²NPSH z f
D 2g A
− += + −
( ) ( )
( )
5
abs
disp 24
98420 0,03166 10 8 46,41 Q²NPSH 2 0,02
997 9,8 0,1023 19,6 82,1 10−
− += − + −
dispNPSH 7,75 8051,8 Q²= −
CALCULANDO O NPSHdisp:
y = 0,116x3 - 0,4653x2 + 0,7044x + 0,3966R² = 1
y = -0,0081x2 + 3E-14x + 7,75R² = 1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 1 2 3 4 5 6
NP
SH(m
)
Q(L/s)
NPSH(m) de uma bomba
Q(L/s)
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,4
NPSHdisp (m)
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
7,6
7,6
7,5
7,5
A partir de que vazão passa a existir o
fenômeno de cavitação?
http://www.profcardy.com/calculadoras/aplicativos.php?calc=1
Cavita para vazões aproximadamente
superiores a 5,1514 L/s
file:///C:/Users/RaimundoFerreira/Downloads/manual_de_treinamento.pdf
TABELA RETIRADA DA PÁGINA:
Vamos aprender fazendo, para tal, desenvolva o projeto proposto a
seguir até a etapa da verificação do fenômeno de cavitação!
