CÁLCULO FINAL DE PERDA DE CARGA EM UMA INSTALAÇÃO DE BOMBEAMENTO

Chegamos à última aula da série "Mecânica dos Fluidos Fácil e Descomplicada". Para encerrar, vamos aplicar todos os conceitos vistos até aqui em um exercício completo de cálculo de perda de carga total em uma instalação de bombeamento.

CONFIGURAÇÃO DA INSTALAÇÃO DE BOMBEAMENTO

A instalação é composta pelos seguintes trechos:

Sucção: trecho antes da bomba, onde a pressão é menor que a atmosférica. A água é empurrada pela pressão atmosférica.

Recalque: trecho após a bomba, onde a pressão é máxima.

Válvula de pé com crivo: atua como filtro e válvula de retenção.

Válvula de retenção e registros: posicionadas antes e depois da bomba para manutenção e controle da vazão.

IMPORTANTE: CAVITAÇÃO
A cavitação ocorre quando a pressão na entrada da bomba cai abaixo da pressão de vapor do líquido, formando bolhas de vapor que implodem e danificam o equipamento. Para evitar:

Atuar no registro após a bomba (não antes).

Garantir que a pressão absoluta na entrada seja maior que a pressão de vapor.

DADOS DO EXERCÍCIO

- Pressão P₈ = 532 kPa (absoluta)
- Vazão: Q = 40 L/s = 0,040 m³/s
- Diâmetro da sucção: Dₛ = 0,15 m
- Diâmetro do recalque: Dᵣ = 0,10 m
- Tubulação: ferro galvanizado
- Viscosidade cinemática da água: ν = 1 × 10⁻⁶ m²/s
- Peso específico da água: γ = 9800 N/m³
- Pressão atmosférica: Pₐₜₘ = 101 kPa
- Pressão de vapor da água: Pv = 1,96 kPa (à temperatura de referência)
- Rendimento da bomba: η = 70%

FATORES K (localizados):

- Válvula de pé com crivo: K = 1,5
- Cotovelo: K = 0,9
- Registro globo: K = 10,0
- Válvula de retenção: K = 0,5
- Alargamento brusco: K = 1,0

PASSOS DO CÁLCULO

Calcular velocidade média nos trechos:

vₛ = (4 × Q) / (π × Dₛ²)
vᵣ = (4 × Q) / (π × Dᵣ²)

Calcular perdas localizadas:

hsₗₒc = ∑K × (v² / 2g)

Separar por trecho com velocidades diferentes

Calcular perda distribuída:

Utilizar o diagrama de Moody para determinar f

hf = f × (L / D) × (v² / 2g)

Calcular altura manométrica total:

Hm = Δz + hf_total + hs_total

Determinar potência da bomba:

P = (γ × Q × Hm) / η

Verificar cavitação:

Pressão absoluta na entrada = Pₐₜₘ - perda no trecho de sucção

Comparar com Pv: Pentrada > Pv → sem cavitação

Este exercício é a síntese dos principais conceitos aplicados na prática, permitindo um entendimento integrado da Mecânica dos Fluidos aplicada ao dimensionamento de sistemas hidráulicos reais.