O que são leis de afinidade?

As leis de afinidade (também chamadas de leis dos ventiladores ou leis das bombas) são um conjunto de três relações que descrevem como a vazão, a altura manométrica/pressão e a potência variam com a velocidade de rotação ou o diâmetro do rotor em bombas centrífugas, ventiladores e turbinas. A vazão varia linearmente, a altura manométrica varia com o quadrado e a potência varia com o cubo da relação de velocidade.

Quando se aplicam as leis de afinidade?

As leis de afinidade aplicam-se a bombas centrífugas, ventiladores e sopradores que operam em uma curva de sistema fixa. Elas pressupõem condições geometricamente semelhantes e fluxo incompressível. Funcionam melhor para variações de velocidade de até aproximadamente ±30% em relação ao ponto de projeto.

Quais são as limitações das leis de afinidade?

As leis de afinidade são aproximações. Elas não levam em conta mudanças na eficiência em condições fora do projeto, deslocamentos da curva do sistema, cavitação ou efeitos de compressibilidade. Para grandes variações de velocidade ou diâmetro (>30%), o desempenho real pode divergir significativamente das previsões.

Como o controle de velocidade por inversor de frequência (VFD) economiza energia?

Como a potência varia com o cubo da velocidade, mesmo uma pequena redução na velocidade resulta em grande economia de energia. Reduzir a velocidade em 20% reduz o consumo de energia em aproximadamente 49% (0,8³ = 0,512). É por isso que os inversores de frequência (VFDs) são altamente econômicos para controle de fluxo em comparação com válvulas de estrangulamento.

Qual a relação entre fluxo e pressão?

De acordo com as leis da afinidade, se a velocidade muda por uma razão r, a vazão muda por r e a pressão/altura manométrica muda por r². Portanto, se você dobrar a velocidade, a vazão dobra, mas a pressão quadruplica. Se você reduzir a velocidade pela metade, a vazão cai pela metade, mas a pressão cai para um quarto.

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Calculadora de Leis de Afinidade

Calcule a nova vazão, altura manométrica/pressão e potência quando a velocidade da bomba ou do ventilador (ou o diâmetro do rotor) mudar. Baseado nas leis de afinidade das bombas centrífugas.

Bombas e ventiladores Velocidade e diâmetro Economia de VFD

Resultados

Novo Fluxo Q₂

—

Novo cabeçote / Pressão H₂

—

Novo Power P₂

—

Relação de velocidade (n₂/n₁)

—

Relação de fluxo (Q₂/Q₁)

—

Relação cabeça/cabeça (H₂/H₁)

—

Relação de Potência (P₂/P₁)

—

As três leis da afinidade

As leis de afinidade relacionam a vazão, a altura manométrica (pressão) e a potência às mudanças na velocidade de rotação ou no diâmetro do impulsor para bombas centrífugas, ventiladores e sopradores:

Onde a relação pode ser n₂/n₁ (variação de velocidade) ou D₂/D₁ (variação de diâmetro).

Variação de velocidade versus variação de diâmetro

As mesmas relações matemáticas se aplicam tanto às mudanças de velocidade quanto às mudanças no diâmetro do impulsor:

Parâmetro	Mudança de velocidade	Alteração de diâmetro
Fluxo Q	Q₂ = Q₁ × (n₂/n₁)	Q₂ = Q₁ × (D₂/D₁)
Cabeça H	H₂ = H₁ × (n₂/n₁)²	H₂ = H₁ × (D₂/D₁)²
Potência P	P₂ = P₁ × (n₂/n₁)³	P₂ = P₁ × (D₂/D₁)³

Economia de energia VFD

Principal conclusão: A potência varia conforme o cubo de velocidade. Uma redução de velocidade de 20% economiza aproximadamente 49% de energia (0,8³ = 0,512). É por isso que os inversores de frequência (VFDs) são uma das medidas de economia de energia mais eficazes em termos de custo para bombas e ventiladores.

Redução de velocidade	Redução de fluxo	Redução da Cabeça	Economia de energia
10%	10%	19%	27%
20%	20%	36%	49%
30%	30%	51%	66%
40%	40%	64%	78%
50%	50%	75%	88%

Exemplo prático

Exemplo — Aumento da velocidade da bomba centrífuga

Dado: n₁ = 1450 RPM, n₂ = 1750 RPM, Q₁ = 100 m³/h, H₁ = 25 m, P₁ = 7,5 kW

Relação de velocidade r = 1750 / 1450 = 1,2069

Q₂ = 100 × 1,2069 = 120,7 m³/h

H₂ = 25 × 1,2069² = 36,4 m

P₂ = 7,5 × 1,2069³ = 13,2 kW

⚠️ Limitações: As leis de afinidade pressupõem eficiência constante, condições geometricamente semelhantes e fluxo incompressível. Para variações de velocidade superiores a ±30%, o desempenho real pode divergir significativamente. As leis de ajuste do rotor são menos precisas do que as leis de variação de velocidade — sempre verifique com as curvas do fabricante.

Calculadora de Leis de Afinidade | Alteração da Velocidade da Bomba e do Ventilador

Publicado por administrador sobre 15 de fevereiro de 2026 15 de fevereiro de 2026

Resultados

As três leis da afinidade

Variação de velocidade versus variação de diâmetro

Economia de energia VFD

Exemplo prático