EX 3.01 - Cálculos Hidráulicos de Bombas

Potência é definida como a relação entre o trabalho realizado (força x distância) dividido pelo tempo necessário para completar esse trabalho. O Watt (W) é a unidade de potência no Sistema Internacional de Unidades (SI), igual a 1 joule por segundo [ kg⋅m 2 /s 3].

A pressão (p) é a força exercida por unidade de área. Formalmente, p = F / A. A unidade no SI para medir a pressão é o pascal (Pa), equivalente a uma força de 1 newton por uma área de 1 metro quadrado. 

A Vazão volumétrica (ou fluxo), que é o volume de fluído que atravessa uma dada área por unidade de tempo.

O deslocamento esta sob ação da força gravitacional. A intensidade dessa gravidade, medida ao nível do mar, é de aproximadamente 9,82 m/s². 

A fórmula para calcular a potência hidráulica de uma bomba no Sistema Métrico Internacional (SI) envolve a vazão, a pressão, a densidade do fluido e a eficiência da bomba. Para o exemplo abaixo calculamos: P = V x (F/A) x g => 0,0005 x 2.141.403,6 x 9,82 => 10514,29  W.

Esta fórmula pode ser simplificada. A potência hidráulica útil é dada por:  Potência  (kW) = Vazão (litros/minuto) x Pressão (bar) / 600 = 30 x 210 /600 = 10,5 Kw.

Onde: P: Potência útil (Kilo Watts; Q: Vazão volumétrica (metros cúbicos por segundo, m 3 / s) e Pressão/carga (Pascal (Pa) ou N/m² e 600: Fator de conversão (que ajusta as unidades para kW.

Para calcular a potência do motor necessário elétrico para essa potência útil, é necessário incorporar dois conceitos na fórmula:

• Eficiência da bomba hidráulica: podemos assumir um valor de 90% (0,9). Esse valor dependerá do tipo de bomba (bomba de pistão, de engrenagem ou de palhetas) e de sua eficiência em uma pressão de trabalho específica. O valor é obtido multiplicando a eficiência volumétrica da bomba por sua eficiência hidrodinâmica.

Por exemplo, em bombas hidráulicas de pistão, o valor médio de eficiência total geralmente está entre 85% e 95%; em bombas de engrenagem e de palhetas, a eficiência costuma variar entre 80% e 95%.

• Eficiência mecânica da transmissão entre o motor e a bomba: também podemos assumir um valor aproximado de 90% (0,9).

Cálculo da Potência necessária para o correto funcionamento de uma bomba hidráulica: Vazão da bomba = 30 litros/minuto e Pressão máxima = 210 bar?

• Potência Útil (kW) = 30 litros/minuto x 210 bar / 600 = 10,50 kW
• Potência Necessária (kW) = Potência Útil (kW) / 0,81 = 10,50 / 0,81 = 12,96 kW
  

Uma vez definida a potência necessária, deve-se selecionar um motor de catálogo com uma potência imediatamente superior ao valor calculado. Para um motor elétrico, o modelo imediatamente superior a uma potência de 12,96 kW poderia ser um motor de 15 kW (20 HP).

© Direitos de autor. 2015: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 10/03/2015