Uma bomba com rotor de entrada bilateral, com um estágio, devendo elevar 80 L / s de água a uma altura manométrica de 20 m , apresenta as seguintes características de operação:
a. Temperatura da água: T=60^circ C;
b. Pressão de vapor da água a 60^circ C : hv=0,231 kgf / cm^2;
c. Peso específico da água a 60^circ C: gamma=983 kgf / m^3;
d. Pressão atmosférica local: hb=0,980 kgf / cm^2;
e. Rotação da bomba: n = 1150 rpm;
f. Perda de carga na aspiração: h pssuc =1,30 m.c.a.;
g. Altura representativa de velocidade na entrada da bomba: 0,12 m.
Considerando que a bomba foi instalada 8,5 metros acima do nível do reservatório de sucção, verifique se haverá ou não risco de cavitação na bomba. Caso ocorra cavitação, apresente o possível motivo e a solução para o problema.

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada no que o exercício está pedindo. A gente tem uma bomba que precisa elevar água a uma certa altura e com um fluxo específico. O objetivo é descobrir se tem risco de cavitação nessa bomba. Cavitação é quando bolhas de vapor se formam na água por causa da baixa pressão, o que pode danificar a bomba. Para resolver isso, vamos precisar entender os conceitos de pressão, altura manométrica e como calcular a NPSH (Net Positive Suction Head), que é essencial para verificar se a bomba vai funcionar bem ou se vai rolar cavitação.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é NPSH. A NPSH disponível (NPSHₐ) é a quantidade de pressão disponível na sucção da bomba para evitar a cavitação. Ela é calculada considerando a pressão atmosférica, a altura de sucção, as perdas de carga e a pressão de vapor da água. A fórmula para calcular a NPSH disponível é:
NPSHa = Patmgamma + zsuc - hps suc - hv
Onde:
  • é a pressão atmosférica.
  • é o peso específico da água.
  • é a altura de sucç��o.
  • são as perdas de carga na sucção.
  • é a altura correspondente à pressão de vapor da água.

Passo 3

Vamos agora identificar e converter todas as grandezas para unidades consistentes. Sabemos que:
  • Pressão atmosférica local ( h = Pgamma ) = 0,980 kgf/cm²
  • Peso específico da água ( ) = 983 kgf/m³
  • Altura de sucção ( ) = 8,5 m
  • Perda de carga na sucção ( ) = 1,30 m
  • Pressão de vapor da água ( ) = 0,231 kgf/cm²
Primeiro, vamos converter a pressão atmosférica e a pressão de vapor da água de kgf/cm² para metros de coluna d’água. A conversão é feita usando:
Onde é em kgf/cm² e está em kgf/m³.

Passo 4

Calculando a altura correspondente à pressão atmosférica:
hatm = 0,980 , kgf/cm²983 , kgf/m³ times 10^4 , cm²/m² = 0,980983 times 10^4 approx 9,98 , m ²³²²
(Aqui multiplicamos por hv = 0,231 , kgf/cm²983 , kgf/m³ times 10^4 , cm²/m² = 0,231983 times 10^4 approx 2,35 , m para converter cm² para m².)
Agora, para a pressão de vapor:
²³²²

Passo 5

Agora, vamos substituir esses valores na fórmula da NPSH disponível:
NPSHa = hatm + zsuc - hps suc - hv
Substituindo:
NPSHa = 9,98 , m + 8,5 , m - 1,30 , m - 2,35 , m = 14,83 , m

Passo 6

Com a NPSH disponível calculada, precisamos comparar esse valor com a NPSH requerida pela bomba ( ). Infelizmente, o exercício não fornece o valor da NPSH requerida. Geralmente, esse valor é fornecido pelo fabricante da bomba. Contudo, se considerarmos que a NPSHr típica para bombas semelhantes está na faixa de 2 a 4 metros, nossa NPSH disponível de 14,83 m está bem acima desse valor.

Passo 7

Como a NPSH disponível (14,83 m) é maior que a NPSH requerida provável (vamos supor 3 m), não há risco de cavitação na bomba. Isso significa que a pressão na sucção da bomba está suficientemente alta para evitar a formação de bolhas de vapor.

Resposta

Não há risco de cavitação na bomba, já que a NPSH disponível (≈14,83 m) excede a NPSH requerida, garantindo operação segura.

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