FERRAMENTA DE ENGENHARIA
Calculadora de
O NPSH disponível (NPSHa) é calculado por NPSHa = (Pa − Pv)/(ρ·g) ± Hz − Hf: a pressão absoluta na superfície do líquido menos a pressão de vapor, em metros de coluna, mais a altura estática de sucção e menos a perda de carga. Aqui estão a fórmula, a pressão de vapor da água de 0 a 100 °C e um cálculo resolvido.
Em resumo
- NPSH disponível (NPSHa, também escrito NPSHd): NPSHa = (Pa − Pv)/(ρ·g) ± Hz − Hf, em metros do líquido. Pressão na superfície e altura estática somam; pressão de vapor e perda de carga na sucção subtraem.
- Água pelo NIST: a pressão de vapor sobe de 2,34 kPa a 20 °C para 47,41 kPa a 80 °C. Em coluna, a parcela Pv/(ρ·g) passa de 0,24 m para 4,98 m de NPSHa.
- A margem entre NPSH disponível e requerido deve ser definida para o fluido, a bomba e a faixa de operação. Solicite o critério do fabricante e os dados da instalação; um acréscimo fixo não substitui essa análise.
- Para uma FBCN, solicite a curva do modelo, rotação e diâmetro de rotor previstos. Leia o NPSH requerido na vazão de trabalho; uma faixa geral da série não substitui esse ponto.
Atualizado em
Respostas para orientar sua escolha
Qual é a fórmula do NPSH disponível?
NPSHa = (Pa − Pv)/(ρ·g) ± Hz − Hf, em metros do líquido bombeado. Pa é a pressão absoluta na superfície do líquido, Pv a pressão de vapor na temperatura de bombeamento, Hz a altura estática e Hf a perda de carga na sucção. É a definição do Hydraulic Institute, NPSHA = h_atm + h_s − h_vp, escrita a partir da superfície do líquido.
Como fazer o cálculo de NPSH passo a passo?
Divida a pressão absoluta na superfície e a pressão de vapor por ρ·g, na temperatura do líquido, para ter as duas em metros. Subtraia uma da outra, some a altura estática com o sinal (negativa quando a bomba fica acima do nível) e subtraia a perda de carga da sucção na vazão de operação. O exemplo resolvido abaixo faz a conta com água a 40 °C.
O cálculo serve para qualquer líquido?
Use propriedades do fluido real na temperatura de operação. Dados de água pura não devem representar automaticamente misturas, soluções ou hidrocarbonetos. Anexe a ficha técnica e informe composição e condições de partida.
Como solicitar o cálculo de NPSH?
Envie fluido, temperatura, vazão, níveis do reservatório, pressão e traçado da sucção. Se houver bomba definida, anexe a curva e identifique o modelo e a rotação. Esses dados permitem discutir a margem e as condições de serviço com a engenharia.
Dados para análise de NPSH disponível
Use os dados abaixo para iniciar a análise com a equipe técnica.
Leve seu ponto de operação à engenharia
Envie os dados abaixo para a engenharia FB conferir o NPSH disponível da instalação com o NPSH requerido na curva do modelo, na vazão de trabalho.
A seleção depende das condições do processo e da confirmação dos dados. O escopo da análise e do fornecimento será definido no atendimento.
Dados para a análise
- Fluido bombeado e temperatura de bombeamento
- Altitude do local da instalação
- Tipo de sucção (afogada ou negativa) e altura estática em metros
- Traçado da linha de sucção (diâmetro, comprimento, acessórios) — ou a perda de carga, se já conhecida
- Pressão do tanque, se for fechado ou pressurizado
- NPSHr da bomba, se já houver uma bomba definida
A fórmula do NPSH disponível
O NPSH disponível (NPSHa) é a energia de pressão que sobra na sucção da bomba depois de descontar a pressão de vapor do líquido. Calcula-se somando a carga da superfície com a altura estática e subtraindo a perda de carga e a pressão de vapor — todas as parcelas em metros de coluna de líquido:
NPSHa = (Pa − Pv)/(ρ·g) ± Hz − Hf| Termo | O que representa | Efeito no NPSHa |
|---|---|---|
Pa / (ρ·g) | Carga de pressão na superfície do líquido (atmosférica + pressão do tanque), dividida por ρ·g, o peso específico | Soma (+) |
± Hz | Altura estática de sucção: positiva se a bomba está afogada (líquido acima), negativa se aspira de baixo (lift) | Soma ou subtrai (±) |
Hf | Perda de carga total na linha de sucção (tubulação, válvulas, filtro, curvas) | Subtrai (−) |
Pv / (ρ·g) | Carga de pressão de vapor do líquido na temperatura de bombeamento (cresce com o calor) | Subtrai (−) |
O Hydraulic Institute define NPSHA = h_atm + h_s − h_vp: a altura total de sucção absoluta menos a pressão de vapor absoluta, as duas em coluna do líquido (Pump Principles, Eq. 1.D.6). A fórmula acima é essa definição escrita a partir da superfície do líquido. O conceito, o NPSHr das curvas e a margem por aplicação estão no artigo NPSH em bombas centrífugas: NPSHa, NPSHr e margem.
Pressão de vapor da água de 0 a 100 °C
Água saturada pelo NIST Chemistry WebBook. A coluna Pv/(ρ·g) mostra quanto a pressão de vapor tira do NPSHa. A última coluna já traz (Pa − Pv)/(ρ·g) para tanque aberto ao nível do mar, com a atmosfera padrão de 101,325 kPa: nesse caso, basta somar Hz e subtrair Hf.
| Temperatura | Pv (kPa) | ρ (kg/m³) | Pv/(ρ·g) (m) | (Pa − Pv)/(ρ·g) ao nível do mar (m) |
|---|---|---|---|---|
| 0,01 °C | 0,61165 | 999,79 | 0,06 | 10,27 |
| 10 °C | 1,2282 | 999,65 | 0,13 | 10,21 |
| 20 °C | 2,3393 | 998,16 | 0,24 | 10,11 |
| 30 °C | 4,2470 | 995,61 | 0,43 | 9,94 |
| 40 °C | 7,3849 | 992,18 | 0,76 | 9,65 |
| 50 °C | 12,352 | 988,00 | 1,27 | 9,18 |
| 60 °C | 19,946 | 983,16 | 2,07 | 8,44 |
| 70 °C | 31,201 | 977,73 | 3,25 | 7,31 |
| 80 °C | 47,414 | 971,77 | 4,98 | 5,66 |
| 90 °C | 70,182 | 965,30 | 7,41 | 3,29 |
| 100 °C | 101,42 | 958,35 | 10,79 | −0,01 |
Exemplo de cálculo de NPSH
Água a 40 °C em tanque aberto a 1.000 m de altitude, com a bomba 3,0 m acima do nível mínimo (sucção negativa) e perda de carga de 1,2 m na sucção, na vazão de operação. A pressão atmosférica a 1.000 m é de 89,88 kPa pela U.S. Standard Atmosphere, 1976; ρ = 992,18 kg/m³ e Pv = 7,38 kPa a 40 °C vêm da tabela acima.
| Passo | Conta | Resultado |
|---|---|---|
| ρ·g a 40 °C | 992,18 × 9,80665 ÷ 1000 | 9,73 kN/m³ |
| Pa ÷ (ρ·g), a 1.000 m | 89,88 ÷ 9,73 | 9,24 m |
| Pv ÷ (ρ·g), a 40 °C | 7,38 ÷ 9,73 | 0,76 m |
| Hz, sucção negativa | bomba 3,0 m acima do nível mínimo | −3,0 m |
| Hf na sucção | perda na vazão de operação | −1,2 m |
| NPSHa | 9,24 − 0,76 − 3,0 − 1,2 | 4,28 m |
Na mesma instalação com água a 80 °C, a parcela Pv/(ρ·g) sobe para 4,98 m, e o NPSHa cai para cerca de 0,26 m. Líquido quente com sucção negativa é o caso mais crítico: a comparação com o NPSHr da curva, na vazão de trabalho, diz se a instalação precisa mudar (afogar a sucção, reduzir a perda ou resfriar o líquido).
Propriedades do fluido real
A ficha do líquido deve acompanhar a análise de sucção. Registre a unidade, a temperatura e a origem de cada propriedade.
| Dado | O que informar | Onde conferir |
|---|---|---|
| Temperatura | Partida, operação e variações previstas | Condições do processo |
| Pressão de vapor | Valor e unidade na temperatura do líquido | Ficha do fluido ou referência identificada |
| Densidade | Valor, unidade e temperatura correspondente | Ficha ou medição do fluido informado |
Como evitar a cavitação
A equipe responsável deve avaliar as condições da instalação e do modelo. Estes são pontos de investigação; a prioridade depende do caso.
- 1Eleve o nível do reservatório ou baixe a bomba: cada metro de afogamento entra direto no NPSHa.
- 2Reduza a perda de carga na sucção: tubo de maior diâmetro, trajeto mais curto, menos curvas e um filtro limpo e generoso.
- 3Confira a faixa de temperatura do processo e as propriedades do líquido em partida e operação.
- 4Informe a pressão real do reservatório e suas variações; qualquer mudança precisa integrar o projeto do sistema.
- 5Compare curvas de NPSH requerido para a vazão, rotação e configuração propostas. Não extrapole uma curva para outra rotação sem confirmação do fabricante.
- 6Verifique a região de operação permitida pelo fabricante, incluindo a distância do ponto de melhor eficiência.
Hf vem da perda de carga na linha de sucção; o NPSHr, da curva do modelo na vazão de trabalho.
Perguntas Frequentes
O que é NPSH em uma bomba?
NPSH é a carga total de sucção acima da pressão de vapor do líquido, expressa em metros do próprio líquido. Na seleção, compare o valor disponível na instalação com o requerido pelo modelo e a margem adequada ao serviço. A avaliação considera vazão, temperatura e condições de operação.
Qual a diferença entre NPSH disponível (NPSHa) e requerido (NPSHr)?
NPSHa descreve as condições disponíveis na instalação. O valor requerido pertence à bomba e deve ser consultado na curva e no critério de ensaio declarado. NPSH3 corresponde à queda de 3% de altura no ensaio; não significa ausência de cavitação. A margem precisa ser avaliada para o líquido, o modelo e o regime.
Como se calcula o NPSH disponível?
O NPSH disponível é calculado por NPSHa = (Pa − Pv)/(ρ·g) ± Hz − Hf, onde Pa é a pressão absoluta na superfície do líquido, Pv a pressão de vapor na temperatura de bombeamento, ρ·g o peso específico do fluido (massa específica × gravidade), Hz a altura estática de sucção (positiva se afogada, negativa se a bomba está acima do líquido) e Hf a perda de carga na linha de sucção. O resultado é dado em metros de coluna de líquido. É a definição do Hydraulic Institute, NPSHA = h_atm + h_s − h_vp, escrita a partir da superfície do líquido.
Qual a margem de segurança recomendada entre NPSHa e NPSHr?
A margem entre NPSH disponível e requerido deve ser definida para o fluido, a bomba e a faixa de operação. Solicite o critério do fabricante e os dados da instalação; um acréscimo fixo não substitui essa análise.
O que causa cavitação em uma bomba centrífuga?
A cavitação envolve formação de vapor quando a pressão local cai e colapso das bolhas em regiões de maior pressão. Pode afetar desempenho e componentes. Verifique condições de sucção, fluido, temperatura, vazão e faixa operacional. Não use a igualdade NPSHa = NPSH3 como limite de início ou ausência de cavitação.
Como a temperatura e a altitude afetam o NPSH disponível?
A pressão atmosférica varia com a altitude e as condições locais; a pressão de vapor depende do líquido e da temperatura. Use propriedades do fluido na temperatura de operação e dados de pressão do sistema. Avalie também níveis de tanque, perdas na sucção e variações durante a operação.
Qual o NPSH requerido das bombas centrífugas FB Bombas?
Consulte a curva do modelo FBCN na vazão, rotação e configuração de rotor previstas. O documento deve identificar o critério de NPSH utilizado. Envie a curva e os dados de sucção à engenharia; não adote uma faixa geral da série como requisito do seu ponto de operação.
NPSHd e NPSHa são a mesma coisa?
Sim. NPSHd (disponível) e NPSHa (do inglês available) são siglas do mesmo valor: o NPSH que a instalação oferece na sucção, calculado pela fórmula desta página. O NPSHr (requerido) é o da bomba e vem da curva do modelo.
Como converter pressão em metros de coluna no cálculo de NPSH?
Divida a pressão por ρ·g: h [m] = p [kPa] ÷ (ρ·g) [kN/m³]. Com água a 20 °C (ρ·g = 9,789 kN/m³), 1 bar vale 10,22 m, 1 kgf/cm² vale 10,02 m e 1 kPa, 0,102 m. Em tanque pressurizado, Pa é a pressão absoluta: a atmosférica do local mais a manométrica do tanque. Converta Pa e Pv com a massa específica na mesma temperatura.
Hydraulic Institute: leitura das curvas (em inglês)
Hydraulic Institute: Pump Principles, NPSH disponível (em inglês)
NIST Chemistry WebBook: propriedades termofísicas da água (em inglês)
U.S. Standard Atmosphere, 1976 (NASA NTRS, em inglês)
A análise depende dos dados da instalação, da curva e do escopo solicitado. Confirme as condições na proposta técnica. Para sistemas de incêndio, a documentação deve atender ao projeto e às normas e exigências aplicáveis ao local.
Compare antes de especificar
Guias lado a lado, com os critérios de cada escolha.
- COMPARATIVO
FBCN vs FBOT — centrífuga normalizada ou óleo térmico?
FBCN atende líquidos de processo; FBOT foi desenvolvida para circulação de óleos térmicos orgânicos. Fluido, vedação e ponto de operação orientam a escolha junto à temperatura.
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Bomba nacional ou importada: custo total e prazo de entrega
Compare propostas para uma operação no Brasil usando o mesmo ponto de operação, escopo de fornecimento e período de análise. Origem, suporte e reposição entram na decisão com dados cotados.
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