MÁQUINAS HIDRÁULICAS
MÁQUINAS HIDRÁULICAS
Dimensionamento de bombas para explotação de água
O dimensionamento de equipamentos para explotação de água é realizado após definidos os
parâmetros do poço a ser utilizado, como a sua vazão de produção ou a vazão que se pretende
utilizar, o seu nível estático, e nível dinâmico para a vazão pretendida. Outro fator necessário é a
execução de um pequeno projeto de instalação onde devem ser determinados os dados referentes
a distância do poço ao reservatório, o desnível (altura manométrica), os diâmetros de sucção e
recalque, os comprimentos dos trechos de tubulação e a definição das conexões necessárias
(luvas, curvas, registros, etc.). Essas informações permitem o cálculo da altura manométrica
total, que, conjuntamente com o valor da vazão de projeto, irá determinar o modelo da bomba a
ser utilizada, através de consulta ao "catálogo do fabricante", que informa também, a curva de
rendimento da bomba e a potência do motor exigida para o caso específico.
Escolha o sistema de seu interesse (centrífufa, injetora ou submersa) e calcule a altura
manométrica total do seu projeto. Com esse dado e com a vazão pretendida, é possível encontrar
nos diversos fabricantes o modelo ideal para o seu caso específico. Deve ser lembrado que as
bombas do tipo centrífuga apresentam limitações extremas com relação a profundidade de
sucção.Consulte as tabelas de perda de carga no final da página
Bombas centrífugas
Bombas injetoras
Bombas submersas
Bombas Centrífugas
Para cálculo da altura manométrica total em um sistema utilizando bomba
centrífuga, devem ser considerados os seguintes ítens:
Desnível de sucção,
Desnível de recalque,
Perda por atrito nas tubulações de sucção e
recalque (tabelado),
Perda por atrito nas conexões (tabelado) e
Vazão desejada.
O modelo esquemático abaixo mostra um projeto típico utilizando bomba centrífuga
e os parâmetros a serem considerados para o cálculo da altura manométrica total. O
número e tipo de conexões é variável, na prática, para cada situação específica.
Cálculo da Altura Manométrica Total (AMT) OU ALTURA DE ELEVAÇÃO
AMT = Altura manométrica da sucção (AMS) + Altura manométrica de
recalque (AMR)
AMS = perdas por atrito na tubulação de sucção + soma das perdas de
pressão em cada conexão na sucção + altura de sucção (h)
AMR = perdas por atrito na tubulação de recalque + soma das perdas de
pressão em cada conexão no recalque + altura de recalque (H)
As perdas por atrito em tubulações e conexões são obtidas em tabelas
específicas para cada diâmetro em particular.
Exemplo de cálculo de uma AMT para um sistema com bomba centrífuga e
definição do modelo da bomba
Considere o modelo acima como um projeto de implantação de um sistema
com as seguintes condições:
Considere o modelo acima como um projeto de implantação de um
sistema com as seguintes condições:
> Vazão desejada: 35 m3/h
> Tubulação de sucção: 3"
> Tubulação de recalque: 2 ½"
> Altura de recalque (H): 7,7m
> Altura de sucção (h): 2m
> Comprimento da tubulação de sucção (a) = 6m
> Comprimento da tubulação de recalque (A) = 30m
Cálculo da altura manométrica total de sucção (AMS):
AMS = perdas por atrito na tubulação de sucção + soma das perdas de pressão em
cada conexão na sucção + altura de sucção (h)
- comprimento da tubulação de sucção(a) = 6m
- perda por atrito em 6m de tubulação de 3" (ver tabela) = 5,7% x 6m = 0,34m
- perdas de pressão em cada conexão na
sucção
- perda de pressão em válvula de pé (B)
de 3" (ver tabela) = 0,80m
- perda de pressão em curva (D) de 90°
de 3" (ver tabela) = 0,15m
- altura de sucção (h) = 2m
AMS = (0,34m) + (0,80m + 0,15m) + (2m) = 3,29m
Perdas de pressão por atrito em tubulação (em metros)
Perdas de pressão em válvula de pé (em metros)
Perdas de pressão em curvas de 90º
Cálculo da altura manométrica total de recalque (AMR):
AMR = perdas por atrito na tubulação de recalque + soma das perdas de
pressão em cada conexão no recaluqe + altura de recalque (H)
- comprimento da tubulação de recalque (A) = 30m
- perda por atrito em 30m de tubulação de 2½" (ver tabela) = 16% x 30m = 4,8m
- perda de pressão em registro de
gaveta 2½" (F) (ver tabela) = 0,45m
- perdas de pressão em cada conexão
no recalque
- perda de pressão em válvula de
retenção 2½" (E) (ver tabela) = 0,75m
- perda de pressão em curva (D) de 90°
de 2½" (ver tabela) = 0,30m
- altura de recalque (H) = 7,7m
AMR = (4,8m) + (0,45m + (0,75m) + (0,3m) + (7,7m) = 14m
Perdas de pressão em registro de gaveta (em metros)
Perdas de pressão em válvula de retenção (em metros)
Cálculo da altura manométrica total do sistema (AMT):
AMT = AMS + AMR = 3,29m + 14m = 17,29m
Obs: Para assegurar eventuais desgastes da bomba e/ou
encrostamento da tubulação, acrescenta-se uma taxa de
segurança a esse valor de 5% a 10%. Então teríamos 17,29m x
10% = 19,01m como a Altura Manométrica Total para as
condições propostas.
Tomando como exemplo a tabela abaixo de bomba centrífuga da
série 6/III INAPI, podemos definir como modelo apto ao projeto
proposto, a bomba de modelo 6/III A de 3" de sucção, 2½" de
recalque, vazão de 35 m3/h, altura manométrica de 19m, rotor de
205" e potência de 5CV.,
MÁQUINAS HIDRÁULICAS:
CLASSIFICAÇÃO
1. MÁQUINAS OPERATRIZES:
Introduzem no líquido em escoamento energia
de uma fonte externa.
Transformam energia mecânica fornecida por
uma fonte (um motor elétrico, por exemplo) em
energia hidráulica.
Formas de energia adicionadas:
pressão e velocidade
(exemplo: bombas hidráulicas)

MÁQUINAS HIDRÁULICAS:
CLASSIFICAÇÃO
2. MÁQUINAS MOTRIZES:
Transformam a energia hidráulica que
o líquido possui em outra forma de energia
e a transferem para o exterior.
Exemplos: turbinas, motores hidráulicos,
rodas d’água;
MÁQUINAS MOTRIZES
ESQUEMA DE INSTALAÇÃO HIDRELÉTRICA
MÁQUINAS HIDRÁULICAS:
CLASSIFICAÇÃO
3. MÁQUINAS MISTAS:
Máquinas que modificam o estado da
energia que o líquido possui.
Exemplos: ejetores (bombas injetoras) e
carneiros hidráulicos.
CARNEIRO HIDRÁULICO
EQUAÇÃO DO CARNEIRO
HIDRÁULICO
Q.Hs. = q.Hr
ou
Hs. /Hr = q/Q
Q é a vazão recebida pelo carneiro (l/min);
q a vazão elevada pelo carneiro (l/min);
Hs é altura do reservatório de captação de água
(m);
Hr é a altura de elevação do carneiro ao
reservatório superior (m);
 é o rendimento do carneiro
RENDIMENTO DO CARNEIRO EM
FUNÇÃO DA RELAÇÃO Hs/Hr
QUEDA
ELEVAÇÃO
PROPORÇÃO
RENDIMENTO
1m
2m
1:2
0,80
1m
3m
1:3
0,75
1m
4m
1:4
0,70
1m
5m
1:5
0,65
1m
6m
1:6
0,60
1m
7m
1:7
0,55
1m
8m
1:8
0,50
Tabela Carneiro Hidráulico Kenya
MODELOS
3
4
5
Necessidade p/ acionamento (l/h)
720 a 1.200
1.200 a 1.800
2.400 a 3.900
Cano Entrada
1"
1.1/4"
2"
Cano Recalque
1/2"
1/2"
3/4"
Peso (Kg)
14
20
34
Proporção
Recalque em litros/hora
1:3
180-300
300-420
640-950
1:4
120-210
220-320
440-700
1:5
100-170
180-270
350-570
1:6
80-140
150-220
300-480
1:7
70-120
115-190
245-420
1:8
60-105
105-170
210-360
1:9
55-100
90-150
180-320
MODELOS
3
4
5
Necessidade p/ acionamento (l/minuto)
720 a 1.200
1.200 a 1.800
2.400 a 3.900
Cano Entrada
1"
1.1/4"
2"
Cano Recalque
1/2"
1/2"
3/4"
Peso (Kg)
14
20
34
Proporção
Recalque em litros/hora
1:10
45-85
85-135
150-290
1:11
40-80
75-120
140-255
1:12
40-70
70-110
125-255
1:13
35-65
65-100
110-195
1:14
30-60
60-95
100-175
1:15
30-55
55-85
85-155
1:16
25-50
50-80
80-140
1:17
20-45
50-75
70-125
1:18
20-40
45-70
60-110
1:19
18-40
40-60
55-105
1:20
15-35
40-55
45-100
CARNEIRO HIDRÁULICO
DA INSTALAÇÃO
1. A queda vertical d'água deverá ter no
mínimo 1,5 metros e no máximo 8 metros;
2. Fixar o Carneiro (ou Aríete) sobre uma base
firme e nivelada, distante do início da queda
d'água de no mínimo 10 metros e no
máximo 50 metros;
DA INSTALAÇÃO
3. Obrigatoriamente, o cano de entrada deverá
ser de aço galvanizado, mantido em linha reta
e sempre em declive desde o início da queda
até a entrada do carneiro.
4. Jamais se deve permitir a instalação de
curvas,
joelhos
ou
a
formação
de
abaulamentos (voltas) em qualquer sentido,
para que a força da propulsão gerada pela
queda d'água atinja sua maior intensidade.
DA INSTALAÇÃO
5. O cano do recalque poderá ser de aço galvanizado,
ou plástico e TEORICAMENTE poderá ter
comprimento ilimitado. Porém, o atrito d'água nas
paredes do cano provoca perdas na força de
recalque (em média, 100 metros de cano equivalem a
1 metro de elevação vertical). Por esta razão, quanto
menos curvas tiver o cano de recalque, melhor será
o rendimento.
6. Recomendamos colocar a boca do cano de entrada
no mínimo de 20 a 30 centímetros abaixo do nível
normal d'água, bem como protegê-la com uma tela
para evitar a penetração de impurezas. 0
BOMBAS HIDRÁULICAS


BOMBAS HIDRÁULICAS são máquinas motrizes
que recebem energia potencial de um motor ou
de uma turbina e transformam parte dessa
potência em:
Energia cinética (movimento) – bombas
cinéticas
Energia de pressão (força) – bombas de
deslocamento direto
As bombas cedem estas duas formas de energia
ao fluído bombeado, para fazê-lo recircular ou
para transportá-lo de um ponto a outro.
1. BOMBAS CINÉTICAS OU DE FLUXO
São bombas hidráulicas em que é
importante o fornecimento de energia à água
sob forma de energia de velocidade.
Essa energia converte-se dentro da
bomba em energia de pressão, permitindo que
a água atinja posições mais elevadas dentro de
uma tubulação.
CLASSIFICAÇÃO DAS BOMBAS
CINÉTICAS
TIPOS DE BOMBAS CINÉTICAS:
Bombas Centrífugas:
Fluxo radial
Fluxo misto
Fluxo axial
BOMBA CINÉTICA:
BOMBA CENTRÍFUGA DE FLUXO RADIAL
CONSIDERAÇÕES
Com a facilidade de acesso à
eletricidade e ao motor elétrico, as bombas
cinéticas do tipo centrífugas passaram a ser
preferidas devido ás seguintes razões:
 maior rendimento;
 menor
custo de instalação, operação e
manutenção;
 pequeno espaço exigido para a sua montagem,
comparativamente com as de pistão.
2. BOMBAS HIDRÁULICAS DE
DESLOCAMENTO DIRETO
Tem-se principalmente uma ação de
propulsão que incrementa a energia de
pressão, alcançando os mesmos objetivos
das bombas cinéticas.
Tipos:
a) Movimento alternado (pistão)
b) Rotativas
BOMBAS DE DESLOCAMENTO DIRETO:
FUNCIONAMENTO DO ÊMBOLO OU
PISTÃO
As
primeiras
bombas utilizadas em
abastecimento de água,
eram do tipo de
deslocamento direto, de
movimento alternado a
pistão, movimentadas
por máquinas a vapor.
BOMBAS DE DESLOCAMENTO
DIRETO: DIAFRAGMA E PISTÃO
BOMBAS DE DESLOCAMENTO
DIRETO: BOMBA CENTRÍFUGA
MÉTODOS ALTERNATIVOS: CAPTAÇÃO DE
ÁGUA DE POÇO USANDO DESLOCAMENTO
DIRETO POR MEIO DE BALDE E MANGUEIRA
UTILIZAÇÃO DAS BOMBAS
HIDRÁULICAS
•Bombas centrífugas: irrigação, drenagem
e abastecimento.
•Bombas a injeção de gás: abastecimento a
partir de poços profundos.
•Carneiro hidráulico e bombas a pistão:
abastecimento em propriedades rurais.
•Bombas rotativas: combate a incêndios e
abastecimento doméstico.
3. BOMBAS CENTRÍFUGAS
As BOMBAS CENTRÍFUGAS tem de
um propulsor rotativo (rotor) que gira com
grande velocidade dentro de uma caixa de
metal, de forma espiral ou cilíndrica,
denominada “corpo da bomba”.
BOMBA CENTRÍFUGA EM CORTE
3. BOMBAS CENTRÍFUGAS:
TIPOS DE FLUXO
O Fluxo da água no interior da bomba
centrífuga pode tomar diferentes direções,
o que faz com que sejam classificadas da
seguinte forma:
 bombas de fluxo radial;
 bombas de fluxo axial;
 bombas de fluxo helicoidal ou misto.
3.1. BOMBA CENTRÍFUGA DE
FLUXO RADIAL
A água entra
pela parte central
do rotor onde é
lançada pelas pás
deste e pela ação
da força centrífuga,
para a periferia da
bomba e, daí, para
o tubo de elevação.
3.1. BOMBAS CENTRÍFUGAS DE FLUXO
RADIAL: FUNCIONAMENTO
Quando o líquido é
forçado do centro para a
periferia, há formação
de
vácuo,
que
é
imediatamente
preenchido pela água
existente na canalização
de sucção.
3.1. BOMBA CENTRÍFUGA DE FLUXO
RADIAL: FUNCIONAMENTO
A pressão atmosférica local “empurra” a
água para dentro da canalização de sucção, já
que em seu interior a pressão é menor, devido
ao vácuo causado pela ação do rotor.
Conclusão:
Embora o termo “canalização de
sucção” seja bastante empregado, é a
pressão atmosférica que empurra a água para
dentro da bomba.
3.2. BOMBA CENTRÍFUGA DE
FLUXO RADIAL: COMPONENTES
ROTOR:
Elemento
rotativo
das
bombas
centrífugas; pode ser de ferro fundido, bronze
ou inox, dependendo das condições de
emprego.
As bombas de fluxo radial podem ter
rotores do tipo aberto, semi-aberto e
fechado.
TIPOS DE ROTORES PARA
BOMBAS CENTRÍFUGAS
ROTOR FECHADO
O rotor fechado tem
as pás compreendidas
entre
dois
discos
paralelos, podendo ter
entrada de um só lado
(sucção simples) ou de
ambos os lados.
É mais eficiente
que os outros tipos,
porém é recomendado
para água limpa.
ROTOR ABERTO E SEMI ABERTO
O rotor aberto tem pás livres na parte
frontal e quase livres na parte posterior.
 No rotor semi-aberto, as pás são fixadas
de um lado num mesmo disco, ficando o
outro lado livre.
Estes dois tipos de rotores destinamse a bombear líquidos viscosos ou sujos
(com partículas sólidas em suspensão),
pois dificilmente são obstruídos.

DETALHE DE ROTOR ABERTO
3.3. COMPONENTES:
CARCAÇA OU CORPO DA BOMBA
Feita geralmente em ferro fundido abriga o
rotor em seu interior.
As carcaças das bombas de escoamento
radial podem se apresentar como CARACOL
(voluta ou espiral) ou turbina (circular) e para as
bombas de escoamento axial e misto, o formato é
geralmente cilíndrico.
3.3. CARCAÇA OU CORPO DA BOMBA
3.3. CARCAÇA OU CORPO DA BOMBA
As carcaças em forma de CARACOL são
projetadas para que a vazão de escoamento em
torno da periferia do rotor seja constante e para
reduzir a velocidade da água ao entrar na
canalização de recalque.
Nas bombas do tipo turbina os rotores são
rodeados por palhetas guia que reduzem a
velocidade da água e transformam a altura
cinética (velocidade) em altura piezométrica
(pressão).
3.4. BOMBAS HIDRÁULICAS:
OUTROS COMPONENTES
Eixo;
 Mancais ou rolamentos;
 Selo mecânico: função
de vedação.
Gaxetas:
anéis
de
amianto com a função de
impedir vazamentos ou
entrada de ar. Deve
gotejar 2 a 6 gotas por
minuto;

SELO MECÂNICO
3.5. TUBULAÇÕES, ÓRGÃOS E
DISPOSITIVOS AUXILIARES
Tubulação de sucção:
Une a fonte de captação (rio, represa etc.) à
entrada da bomba.
Tubulação de recalque:
Une a saída da bomba ao objetivo final do
bombeamento (reservatório, aspersor, etc.).
3.5. TUBULAÇÕES, ÓRGÃOS E
DISPOSITIVOS AUXILIARES
Órgãos acessórios da sucção:
Filtro ou crivo;
Válvula de pé;
Ampliação concêntrica;
Tubo de sucção;
Curva de raio longo;
Redução excêntrica;
Vacuômetro.
3.5.1. ÓRGÃOS E DISPOSITIVOS
AUXILIARES DA SUCÇÃO
Crivo ou filtro: Tem por finalidade evitar a
entrada de corpos estranhos na bomba (folhas,
galhos etc.). Deve ter uma área útil de passagem 3 a
4 vezes maior que a área da tubulação de sucção.
Necessita de limpezas periódicas.
Válvula de pé: É uma peça conectada na
extremidade da tubulação de sucção em instalações
de bombas não afogadas. Assegura passagem de
água somente no sentido poço-bomba. Com isso,
mantém a tubulação de sucção sempre cheia de
água. Impurezas podem mantê-las abertas. Devem
ter 2 ½ vezes a seção do tubo.
VÁLVULA DE PÉ COM FILTRO
3.5.1. ÓRGÃOS E DISPOSITIVOS
AUXILIARES DA SUCÇÃO
Redução concêntrica.
 Tubo de sucção.
 Curva de grande raio: o raio deve ser grande para
diminuir as perdas de carga.
 Redução excêntrica: a redução do diâmetro na
entrada da bomba deve ser excêntrica para evitar
acumulação de ar.
 Vacuômetro: indica a pressão negativa (ou vácuo
parcial) na entrada da bomba. Os valores são
apresentados em Kg/cm2 ou em PSI.

REDUÇÃO EXCÊNTRICA E
REDUÇÃO CONCÊNTRICA
3.5.2. ÓRGÃOS E DISPOSITIVOS
AUXILIARES DO RECALQUE
Órgãos acessórios do recalque:
•Manômetro;
•Ampliação concêntrica;
•Válvula de retenção;
•Registro de gaveta;
•Tubo de descarga ou saída;
•Curva de raio longo;
•Dispositivo para escorva.
3.5.2. ÓRGÃOS E DISPOSITIVOS
AUXILIARES DO RECALQUE
Manômetro: indica a pressão na saída da
bomba. Tem o significado da carga positiva
conferida pela bomba à água, observada no ponto
de medição.
Ampliação concêntrica: estabelece a ligação
entre a saída da bomba e a tubulação de recalque.
Registro de gaveta: colocado na tubulação
de recalque, logo após a válvula de retenção.
3.5.2. ÓRGÃOS E DISPOSITIVOS
AUXILIARES DO RECALQUE
Válvula de retenção: destinada a manter o
fluxo numa só direção, é instalada na linha de
recalque para evitar que numa inesperada
paralisação do bombeamento, a água retorne
com grande impacto (golpe de aríete) e atue
diretamente contra a bomba.
São peças robustas fabricadas em ferro
fundido ou aço e de dimensões avantajadas.
 Tubulação de recalque.
 Curva de raio longo.

VÁLVULA DE RETENÇÃO
3.6. OUTRAS CONSIDERAÇÕES
Canalizações de casas de bomba: Em pvc ou
ferro fundido com juntas roscáveis ou tipo
flange. Para diâmetros maiores, usam-se tubos
de aço, mais leves e resistentes à pressão. Em
alguns casos usa-se mangueiras de borracha
na sucção ou bombas submersas;
OBS.: O diâmetro da canalização é
geralmente maior que os diâmetros de entrada
e saída da bomba. São dimensionados para
provocar pequenas perdas de carga e
trabalhar com velocidades baixas.