Cabeça total para a bomba e sistema

Jul 07, 2023

O termo "cabeça total" (H) é usado para descrever a energia em sistemas de bombeamento e é como os fabricantes representam o desempenho de suas bombas em função da vazão. A carga total também é comumente referida como carga dinâmica total (TDH); porém, o Hydraulic Institute (HI) utiliza o termo altura manométrica e será utilizado ao longo deste artigo.

É importante entender as nuances do que compõe a altura manométrica total do sistema em função da vazão e das condições variáveis ​​do sistema, para que, se um usuário estiver projetando ou operando um sistema de bombeamento, a bomba possa ser selecionada e operada adequadamente. Além disso, se o objetivo é medir o desempenho da bomba após a instalação, é importante entender como fazer isso da mesma forma que o fabricante da bomba fará.

A cabeça total (sistema) é composta por três componentes:

cabeça de elevação , que é a diferença de elevação que o líquido percorrerá. Por exemplo, se um usuário estivesse bombeando de um tanque para outro e o nível nos tanques fosse o mesmo, haveria elevação nula. Mas se bombear de um tanque no nível do solo para o telhado de um prédio de 100 pés, haveria 100 pés de elevação.

Cabeça de pressão é a diferença de pressão entre a origem e o destino. Por exemplo, se retirar um líquido de um lago à pressão atmosférica e entregá-lo a um tanque com 10 libras por polegada quadrada (psi) acima da pressão atmosférica, a altura de pressão seria de 10 psi, expressa em pés do líquido bombeado. A conversão entre pressão e altura manométrica é descrita na seção de medição da carga total da bomba.

cabeça de fricção é a perda de carga no sistema devido ao atrito e é uma função da velocidade do líquido ou taxa de fluxo ao quadrado. Conforme mencionado, a perda por atrito dependerá da taxa de fluxo, mas também do tamanho da tubulação, conexões, válvulas e equipamentos de uso final no sistema. Se houver válvulas de controle no sistema que são usadas para regular ativamente a taxa de fluxo, a perda por atrito na válvula de controle é chamada de cabeçote de controle. É importante entender o cabeçote de controle porque muitas vezes é uma fonte de consumo de energia que pode ser melhorada.

Um recurso gratuito que fornece informações tutoriais adicionais sobre este tópico e inclui uma calculadora de perda por atrito é a Biblioteca de dados de engenharia do Hydraulic Institute, que pode ser acessada em edl.pumps.org. Para sistemas complexos com muitos equipamentos e ramificações, pode ser difícil calcular manualmente a queda total do sistema e um software de modelagem hidráulica deve ser usado. Algumas versões não comerciais de software de modelagem hidráulica estão disponíveis como recurso gratuito em pumps.org/freetools. Uma equação simplificada para carga total (sistema) é expressa na Equação 1 (página 100).

A imagem 1 mostra um sistema de bombeamento onde o líquido é fornecido de um tanque de abastecimento para três tanques de produto fechados. Considerando a equação da altura manométrica total (sistema), o tanque de abastecimento seria o ponto 1 e os tanques de produto o ponto 2. A altura manométrica seria a diferença de cota entre o nível do tanque de produto e o tanque de abastecimento. A carga de pressão seria a diferença de pressão entre o tanque de produto e o tanque de abastecimento expressa em pés do líquido bombeado. A cabeça de fricção incluiria todas as perdas do tanque de abastecimento, tubulações, conexões, trocador de calor, válvulas de controle, etc.

A Figura 2 mostra como a cabeça do sistema irá mudar em função das variáveis ​​da equação. No caso das cargas de elevação e pressão, a curva da carga total (sistema) se moverá verticalmente para cima e para baixo à medida que essas variáveis ​​mudam. No caso do cabeçote de fricção, ele mudará em função do quadrado da vazão, e o coeficiente "C" expresso na equação do cabeçote total mudará com base nas válvulas reguladoras de vazão (FCV-271, FCV-272 e FCV-273 ). À medida que as válvulas de controle de fluxo se abrem, o coeficiente "C" diminuiria e a carga total diminuiria e, inversamente, à medida que as válvulas de controle de fluxo fechassem, o coeficiente "C" aumentaria e a carga total aumentaria.