Mecânica dos fluidos/Elementos pressurizadores

Elementos pressurizadores

Pequena bomba de água (cerca de 600 W) construída para trabalhar submersa.

A perda de carga nas tubulações pode ser compensada através de elementos que elevem a pressão no fluido, de maneira a contrariar a queda de pressão Δp causada pela fricção. Esses elementos são chamados de bombas, no caso de fluxo de líquidos, e de ventiladores ou compressores, no caso de fluxo de gases.

Em geral, esses pressurizadores introduzem um aumento de pressão muito alto em um intervalo de espaço e tempo muito curto, de modo que é possível, na análise, desprezar alterações na energia interna do fluido e perdas de calor ao meio ambiente. Por isso, a equação de conservação na energia nos dá que

$\Delta H\;=\;\left({\frac {p_{2}}{\rho _{2}}}\;+\;{\frac {{\bar {v}}_{2}^{2}}{2}}\;+\;gz_{2}\right)\;-\;\left({\frac {p_{1}}{\rho _{1}}}\;+\;{\frac {{\bar {v}}_{1}^{2}}{2}}\;+\;gz_{1}\right)$

onde o subscrito 1 se refere à entrada e o subscrito 2, à saída. No caso de líquidos, ρ₁ = ρ₂ e, portanto, pela equação de continuidade, v₁ = v₂. Assim,

$\Delta H\;=\;{\frac {p_{2}\;-\;p_{1}}{\rho }}\;=\;{\frac {\Delta p}{\rho }}$

Como v₁ = v₂, a energia cinética do fluido permanece constante. A idéia comum de que uma bomba entrega energia cinética para o fluido é, portanto, errônea. A elevação de carga produzida pela bomba é algumas vezes entendida como uma perda de carga negativa.

Na prática, a carga ΔH produzida por uma bomba deve ser somente aquela necessária para contrabalançar as perdas na tubulação; a bomba deve, portanto, se ajustar a um dado sistema, de maneira a que a vazão desejada seja obtida.

A energia entregue por uma bomba é dada por W_o = Φ · Δp, e a potência é dada por P_o = Φ_m · ΔH. A eficiência de uma bomba é dada por

$\eta \;=\;{\frac {W_{o}}{W_{i}}}\;=\;{\frac {P_{o}}{P_{i}}}$