Um processo requer aumento de vazão. Como fica a pressão?

Em função de alterações em um processo de bombeamento, às vezes é preciso redimensionar uma bomba centrífuga para atender às novas condições.

Tomemos como exemplo um sistema de lavagem por recirculação, no qual o fluido é aspirado de um reservatório, circula através de uma tubulação, com elevação geométrica, passa por um ou mais bicos de spray e retorna ao reservatório. Os cálculos iniciais indicaram uma bomba com vazão de 200 m3/h, e altura manométrica total (AMT) de 27 mcl, já considerada a pressão de operação do spray. O sistema entra em funcionamento de forma satisfatória. Suponhamos que, posteriormente, devido a uma alteração do produto a ser lavado, seja necessário aumentar a vazão circulante para 250 m3/h.

É possível que a primeira “reação” do projetista seja: “OK, só precisamos de mais vazão, o líquido bombeado, o spray e o restante do sistema não serão alterados. Então a nova bomba deverá ter vazão de 250 m3/h, e a mesma pressão (ou mesma AMT) da antiga (27 mcl)”.

Essa impressão inicial iria resultar na aquisição de uma nova bomba sub-dimensionada para o sistema. Por que?

Da mesma forma que uma bomba, todo sistema hidráulico possui uma curva característica (curva vazão x pressão ou vazão x altura manométrica). Em termos práticos: quanto maior for a vazão necessária no sistema, maior será a “resposta” em forma de resistência hidráulica, ou seja, maior será a “contra-pressão” que a bomba deverá vencer.

Se levantarmos os valores de perda de carga do nosso sistema, para diversas vazões, obteremos uma curva como a do Gráfico 1. O valor inicial correspondente à vazão zero representa a altura geométrica do sistema.

   

Nossa bomba atual teria sido dimensionada para operar com 200 m3/h x 27 mcl.  Sua curva característica seria como a do Gráfico 2.

A combinação das curvas mostra o ponto de operação do conjunto Lavador – Bomba, conforme o Gráfico 3

É importante lembrar que quando se coloca uma bomba em um sistema hidráulico, o ponto de operação “natural” do conjunto será sempre o ponto de intersecção das duas curvas características. Em casos extremos, pode ocorrer que as curvas não se encontrem. Isso revelaria um erro grosseiro de dimensionamento.

Definindo-se a nova bomba apenas pelo aumento de vazão, incorremos no erro demonstrado no Gráfico 4.

A nova bomba, escolhida somente pelo critério Vazão, mantendo a AMT original, ficaria com ponto de operação previsto (250 m3/h x 27 mcl) fora da curva do lavador. O ajuste “natural” iria ocorrer no ponto de encontro das curvas, ou seja, 220 m3/h x 29,5 mcl, insuficiente portanto, para atender à nova condição.

Uma análise prévia da curva do lavador teria mostrado que, para uma vazão de 250 m3/h o sistema “pede” AMT = 34 mcl. A escolha correta seria uma bomba cuja curva passe por esse ponto.

Vale também lembrar que o aumento de vazão pode levar à necessidade de redimensionar a linha de sucção, evitando cavitação ou quebra de coluna líquida.

Para um levantamento, com boa precisão, da curva característica de um sistema recorre-se aos dados fornecidos pelos fabricantes dos diversos componentes (válvulas, filtros, bicos de spray, etc), e às tabelas de perda de carga em tubulações e conexões. Existem também softwares para esses cálculos.

Eng.Mauro Baldini





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