Em uma usina, o álcool etílico hidratado (
e
, a
) é armazenado em um tanque a pressão atmosférica. A bomba utilizada para bombear o melaço fica no fundo do tanque e o nível do tanque costuma variar de 0,1 m a 10 m . A perda de carga entre o tanque e a sucção da bomba é de 0,5 m. Recentemente, a bomba utilizada precisou ser trocada, porém o modelo estava fora de linha e coube ao estagiário escolher a nova bomba. Qual é o NPSHr máximo da nova bomba, se ela for colocada exatamente na mesma posição que a antiga?
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos um tanque onde o álcool etílico hidratado está armazenado, e a bomba que bombeia o melaço fica no fundo desse tanque. O nível do líquido varia de 0,1 m a 10 m, e há uma perda de carga de 0,5 m entre o tanque e a sucção da bomba. A bomba precisa ser trocada, mas o modelo antigo não está mais disponível. Então, queremos descobrir qual deve ser o NPSHr máximo da nova bomba, mantendo-a na mesma posição que a antiga. Para resolver isso, vamos precisar entender o que é NPSHr e como calcular o NPSH disponível no sistema.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é NPSHr. NPSHr significa “Net Positive Suction Head required” ou “Altura Líquida Positiva de Sucção requerida”. É uma medida de quanta energia é necessária na sucção da bomba para evitar a formação de cavitação, que é a formação de bolhas de vapor que pode danificar a bomba.
Passo 3
Para garantir que a nova bomba não sofra cavitação, o NPSHr da bomba deve ser igual ou menor que o NPSH disponível no sistema. Ou seja:
Ent��o, nosso objetivo é calcular o NPSH disponível.
Passo 4
A fórmula para calcular o NPSH disponível (NPSHa) é:
Onde:
-
: Cabeça atmosférica. -
: Cabeça estática de sucção. -
: Cabeça de vapor do líquido. -
: Perda de carga na sucção.
Passo 5
Vamos calcular cada termo:
-
Cabeça atmosférica (
): Onde:-
: Pressão atmosférica (aproximadamente 101325 Pa). -
: Densidade do líquido (808 kg/m³). -
: Aceleração da gravidade (9,81 m/s²).
-
-
Cabeça estática de sucção (
):
É a altura do líquido acima da bomba. Vamos considerar o pior caso, ou seja, o menor nível do tanque, que é 0,1 m. -
Cabeça de vapor (
): Ondeé a pressão de vapor (0,060 kgf/cm²). Precisamos converter kgf/cm² para Pascals: -
Perda de carga na sucção (
):
Já é fornecida como 0,5 m.
Passo 6
Vamos calcular cada termo:
-
Cabeça atmosférica (
): -
Cabeça estática de sucção (
):
Considerando 0,1 m. -
Cabeça de vapor (
):
Primeiro, convertemospara Pascals: Então: -
Perda de carga na sucção (
):
Já são 0,5 m.
Passo 7
Agora, substituímos todos os valores na fórmula do NPSHa:
Resposta
O NPSHr máximo da nova bomba deve ser aproximadamente 11,66 metros.
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