PROJETO HID PERFIL 6

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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E 
TECNOLOGIA DA BAHIA 
BACHARELADO EM ENGENHARIA CIVIL 
 
 
 
BRUNO RICHARD 
ELOYSA VENDRAMINI MELLO 
VINICIUS SANTOS AMORIM PORTUGAL 
 
 
 
 
DIMENSIONAMENTO DE TUBULAÇÃO E SELEÇÃO DE BOMBA 
PARA ABASTECIMENTO DE CANAL DE IRRIGAÇÃO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
EUNÁPOLIS – BAHIA 
2021 
 
 
BRUNO RICHARD 
ELOYSA VENDRAMINI MELLO 
VINICIUS SANTOS AMORIM PORTUGAL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Memorial descritivo para o dimensionamento de 
uma instalação de recalque de água, destinada a 
abastecer um canal de irrigação, referente à 
disciplina Hidráulica, com o docente Davi Santiago 
Aquino. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
EUNÁPOLIS – BAHIA 
2021 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
O sistema de irrigação é de extrema importância para a área agrícola. Com o auxílio 
desse recurso é possível fornecer a quantidade de água necessária à plantação, sem depender 
exclusivamente do abastecimento pluvial, o que aumenta a produtividade e reduz a chance de 
prejuízos. Diante disso, torna-se fundamental selecionar os componentes hidráulicos adequados 
para cada situação; tais que, serão destacados nesse trabalho os sistemas de bombeamento e 
elevação de água, bem como, os sistemas de transporte de água. 
 Os sistemas de recalque têm como função transportar uma quantidade de líquido em um 
determinado períodos de tempo de um reservatório inferior a um reservatório superior. A fim 
de dimensionar uma instalação, torna-se essencial obter algumas informações acerca das 
características da tubulação, como: alturas geométricas (sucção e recalque); diâmetros e 
comprimento da tubulação; perda de carga; viscosidade e velocidade do líquido; estudos de 
cavitação; altura manométrica, entre outros. Sendo que, a partir disso, será possível selecionar 
a bomba ideal que se adequará aos requisitos e necessidades dessa tubulação. 
Para a seleção da bomba, utilizou-se o catálogo de bombas do fabricante KSB da Série 
HPK-L, adotou-se a rotação de 3500 rpm e a família 40-250 por se adequarem ao projeto. 
Por fim, elucida-se que esse projeto será composto pelo memorial descritivo, com 
detalhamento de cálculos, relatórios e tabelas; bem como, terá como complemento, o perfil 
altimétrico e a tubulação em um arquivo DWG. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1. MEMORIAL DE CÁLCULO 
 
1.1.VAZÃO DEMANDADA 
 
A vazão demandada é estabelecida diante do consumo de água em volume por tempo. 
Nesse projeto, foi determinado que o período de atividade da bomba será de 12 horas por 
dia, e, durante esse tempo, a vazão definida deve suprir a necessidade diária de consumo de 
água. Para isso, utiliza-se a seguinte equação: 
 
𝑄 = 10 × 𝐿𝐵𝐼 × 𝐴𝑖 
Em que: 
𝑄 → Vazão de demanda; 
𝐿𝐵𝐼 → Lâmina bruta de irrigação; 
𝐴𝑖 → Área irrigada (hectare). 
 
A partir dos dados fornecidos pelo Perfil 6, é possível calcular a vazão demandada pelo sistema: 
𝐿𝐵𝐼 = 6 𝑚𝑚/𝑑𝑖𝑎 
𝐴𝑖 = 6,50 ℎ𝑎 
𝑄 = 10 × 6 × 6,50 = 390 𝑚3/𝑑𝑖𝑎 
 
Ao distribuir a vazão requerida pelo tempo de funcionamento da bomba, pode-se obter a vazão 
de projeto: 
𝑄 =
390
12
= 32,5𝑚3/ℎ = 0,00903 𝑚3/𝑠 
 
1.2. DIÂMETRO DA TUBULAÇÃO 
 
Dispondo-se da fórmula de Bresse, torna-se possível determinar o diâmetro da tubulação. 
 
D = K√Q 
 
 
Em que: 
𝐷 → Diâmetro (m); 
𝐾 → Coeficiente variável; 
𝑄 → Vazão (m3/s). 
 
Apesar do valor de K depender de diversas variáveis, no Brasil, é possível utilizar K=1,2; 
logo, pode-se calcular o diâmetro da tubulação: 
𝐷 = 1,2√0,00903 = 0,114𝑚 
Sendo assim, afirma-se que os diâmetros nominais (DN) de sucção e recalque são: 
𝐷𝑠 = 150𝑚𝑚 
𝐷𝑟 = 100𝑚𝑚 
 
 O diâmetro de sucção, será o diâmetro comercial imediatamente superior ao diâmetro 
calculado, e o diâmetro de recalque será o diâmetro comercial imediatamente inferior. 
 
1.3. VELOCIDADES ECONÔMICAS 
 
A velocidade recomendável para sucção deve ser menor que 2,0 m/s e para recalque 2,5 
m/s. Sendo assim, determina-se as velocidades a partir da vazão e dos diâmetros calculados 
anteriormente. 
Diante de uma representação modificada da equação da continuidade: 
𝑣 =
4 × 𝑄
𝜋 × 𝐷2
 
Em que: 
𝑉 → Velocidade; 
𝑄 → Vazão de projeto; 
𝐷 → Diâmetro da tubulação. 
 
Pôde-se obter: 
 
 
𝑉𝑠 =
4 × 9,03 × 10−3
𝜋 × 0,152
= 0,511𝑚/𝑠 
𝑉𝑟 =
4 × 9,03 × 10−3
𝜋 × 0,102
= 1,149𝑚/𝑠 
 
2. ALTURA MANOMÉTRICA E PERDA DE CARGA 
 
2.1. PERDA DE CARGA DA TUBULAÇÃO 
2.1.1. PERDAS DE CARGA ACIDENTAIS 
 
A partir do Perfil fornecido no software AutoCAD, foi determinada a tubulação, 
considerando os devidos níveis do terreno e a adaptação da tubulação com cerca de 3 metros de 
limite para apoio ou escavação a partir da superfície. Sendo assim, pode-se definir o 
comprimento das tubulações de recalque e sucção. 
 
Comprimento da Tubulação de Recalque 523,673m 
Comprimento da Tubulação de Sucção 7,367m 
 
A fim de determinar as perdas de carga acidentais, utiliza-se a Equação: 
ℎ𝑓𝑎 =
𝐾𝑣2
2𝑔
 
ℎ𝑓𝑎 → Perda de carga acidental; 
𝐾 → Coeficiente variável; 
𝑣 → Velocidade econômica; 
𝑔 → Aceleração da gravidade. 
 
Seguidamente, estipula-se as peças especiais e os valores de K referentes: 
Tubulação de Sucção (150mm) 
Peças especiais Quantidade Valor de K Valor Total 
Válvula de Pé com Crivo 1 1,75 1,75 
Redução Excêntrica 1 0,15 0,15 
Curva de 90º 1 0,4 0,4 
 
 
Σ (𝐾𝑠𝑢𝑐çã𝑜) 2,3 
 
Tubulação de Recalque (100mm) 
Peças especiais Quantidade Valor de K Valor Total 
Válvula de Retenção 1 2,5 2,5 
Válvula de Gaveta 1 0,2 0,2 
Ampliação Concêntrica 1 0,3 0,3 
Curva de 90º 1 0,4 0,4 
Curva de 45º 1 0,2 0,2 
Curva de 22,5º 13 0,1 1,3 
Saída da Tubulação 1 1,0 1,0 
Σ (𝐾𝑟𝑒𝑐𝑎𝑙𝑞𝑢𝑒) 5,9 
 
Logo, pode-se obter as seguintes perdas de carga acidentais: 
 
ℎ𝑓𝑆𝑎 =
2,3 ×0,511 
2×9,80
= 0,03𝑚𝑐𝑎 
 
ℎ𝑓𝑅𝑎 =
5,9×1,149 
2×9,80
= 0,346𝑚𝑐𝑎 
 
2.1.2. PERDAS DE CARGA CONTÍNUAS 
 
 Após determinar as perdas de carga acidentais, é possível calcular as perdas de carga 
contínuas a partir da Equação de Hazen-Williams. Para isso, é necessário determinar o material 
a ser utilizado a fim de encontrar o coeficiente C; nesse projeto, o PVC usado ± 10 anos foi 
selecionado (C=135). 
 
hf = 10,643 ×
Lt
D4,87
× (
Q
C
)
1,85
 (𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 5) 
Em que: 
ℎ𝑓 → Perda de carga da tubulação (m.c.a); 
𝐿𝑡 → Comprimento total da tubulação (m); 
 
 
𝑄 → Vazão de projeto (m³/s); 
𝐷 → Diâmetro da tubulação (m); 
𝐶 → Coeficiente de Hazen-Williams. 
 
Dispondo-se dos comprimentos das tubulações e da vazão calculada: 
 
hfSc = 10,643 ×
7,367
0,154,87
× (
0,00903
135
)
1,85
= 0,015𝑚𝑐𝑎 
 
hfRc = 10,643 ×
523,67
0,104,87
× (
0,00903
135
)
1,85
= 7.816𝑚𝑐𝑎 
 
2.2. ALTURA MANOMÉTRICA 
 
Para determinar a altura manométrica, utiliza-se a soma da altura geométrica com a perda 
de carga total do sistema. A altura geométrica é a soma das alturas de recalque e sucção: 
 
Altura geométrica de sucção 1,89m 
Altura geométrica de recalque 77,49m 
Valor Total 79,68m 
 
Como perda de carga total do sistema, tem-se: 
 
Perda de carga da Tubulação de sucção 0,045mca 
Perda de carga da Tubulação de recalque 8,162mca 
Valor Total 8,207mca 
 
 Logo, a Altura Manométrica: 
𝐻𝑀 = 𝐻𝐺 + ℎ𝑓 = 79,68 + 8,207 = 87,887𝑚𝑐𝑎 
 
 
 
 
3. SELEÇÃO DA BOMBA 
3.1 PRÉ SELEÇÃO DA BOMBA 
Para a determinação da bomba, utilizou-se o catálogo de bombas do fabricante KSB da 
Série HPK-L, com isso, adotou-se a rotação de 3500 rpm e a família 40-250 por se adequarem 
ao projeto. 
 
 
 
A partir das curvas características da família 40-250 da bomba, pôde-se selecionar o rotor da bomba 
com 227 mm de diâmetro, sendo a curva superior ao ponto. 
 
 
 3.2 MÉTODOS DE SELEÇÃO 
3.2.1 MUDANÇA DO PONTO DE OPERAÇÃO INICIAL 
Para a execução desse método, traçou-se a curva característicado sistema e a curva 
característica da bomba no software Excel, a fim de determinar o ponto de encontro entre elas. 
Logo, a intersecção se tornará o novo ponto de projeto. 
 
 
 
Diante do gráfico, torna-se possível definir o novo ponto de operação como 35,5 m³/h de 
vazão e 92 mca de altura manométrica. 
 
Apropriando-se da nova configuração do sistema, calcula-se a potência requerida pela 
bomba e a potência a ser instalada. O rendimento da bomba de acordo com a tabela KSB pode 
ser conferido pelo gráfico a seguir: 
 
Diante do gráfico, observa-se que, o rendimento da bomba será de 52,5% para a nova 
vazão de 35,5 m³/h. 
Calculando a potência requerida, tem-se 
𝑃𝑜𝑡𝑟𝑒𝑞 =
(𝛾 × 𝑄𝑃 × 𝐻𝑀)
75 × 𝜂
 
Em que: 
𝑃𝑜𝑡𝑟𝑒𝑞 → Requerida; 
𝛾 → Peso específico da água; 
𝑄𝑃 → Vazão de projeto; 
𝐻𝑀 → Altura manométrica; 
𝜂 → Rendimento da bomba. 
 
 
 
𝑃𝑜𝑡𝑟𝑒𝑞 =
(1000 × (
35,5
3600
) × 92)
75 × 0,525
= 23,04 𝐶𝑉 
Diante de uma potência maior que 20 CV, utiliza-se uma folga de 10% para a potência 
instalada: 
23,04 × 1,1 = 25,34 𝐶𝑉 
 
𝑃𝑜𝑡𝑖𝑛𝑡 = 25,34 𝐶𝑉 
 
 
3.2.2 MUDANÇA DE ROTAÇÃO 
Usando a seguinte fórmula para encontrar os pontos homólogos ao ponto inicial 
𝐻2 = 𝑄2
2 ×
𝐻1
𝑄1
2 
Em que: 
 
Q1 = 32,5 e H1 = 87,887 
 
Determina-se a equação 
 
𝐻2 = 8,32 × 10
−2 × 𝑄2 
 
A partir disso, torna-se possível encontrar os pontos homólogos com auxílio do Excel, 
gerando o gráfico: 
 
 
 
 
Sendo assim, determina-se que Q2 é igual a 33,5 m³/h. Com posse dessa informação e 
utilizando a equação 𝑛1 =
𝑛2𝑄1
𝑄2
, tem-se: 
 
𝑛1 =
3500 × 32,5
33,5
= 3395 𝑟𝑝𝑚 
 
Da mesma maneira, diante a nova altura manométrica H2 = 93 mca e usando a equação 
𝑛1 = 𝑛2 × √
𝐻1
𝐻2
, tem-se: 
 
𝑛1 = 3500 × √
87,887
93
= 3402 𝑟𝑝𝑚 
 
 
A nova rotação será um valor entre 3395 rpm e 3402 rpm. Para fins de projeto, optou-se 
por uma nova rotação com o valor de 3400 rpm. 
 
3.2.3 MUDANÇA DE DIÂMETRO 
 
Assumindo os pontos homólogos determinados anteriormente, faz-se: 
 
𝐷1 =
𝐷2𝑄1
𝑄2
= 0,220𝑚 
 
𝐷1 = 𝐷2 × √
𝐻1
𝐻2
= 0,221𝑚 
 
Sendo assim, o novo diâmetro estará em um intervalo entre 220mm e 221mm. 
 
Adotou-se o maior diâmetro para a determinação da usinagem: 
 
𝑈 =
227 − 221
2
= 3𝑚𝑚 
 
 
4. CÁLCULO DO NPSH DISPONÍVEL 
 
A fim de prever e evitar a cavitação, verifica-se a energia disponível no líquido na entrada 
da bomba (NPSH), para isso é necessário que a 𝑁𝑃𝑆𝐻𝑑𝑖𝑠𝑝 (característica da tubulação) seja 
maior que 𝑁𝑃𝑆𝐻𝑟𝑒𝑞 (característica da bomba). 
Dispondo-se da seguinte equação, tem-se: 
 
 
𝑁𝑃𝑆𝐻𝑑 =
𝑃𝑎𝑡𝑚
𝛾
− (𝐻𝑆 +
𝑃𝑉
𝛾
+ ℎ𝑓𝑆
) 
Onde: 
𝑁𝑃𝑆𝐻𝑑 → NPSH disponível; 
𝑃𝑎𝑡𝑚 → Pressão atmosférica; 
𝐻𝑆 → Altura de sucção; 
𝑃𝑉 → Pressão de vapor em função de sua temperatura; 
ℎ𝑓𝑆
→ Perda de carga na sucção. 
 
𝑁𝑃𝑆𝐻𝑑 = 10 − 0,0012 × (200,5) − (1,89 + 0,43 + 0,045) = 7,39𝑚𝑐𝑎 
 Com base no catálogo de bombas, determinou-se o 𝑁𝑃𝑆𝐻𝑟𝑒𝑞 como 2 mca. Como 
medida de prevenção, adota-se um valor 15% maior que o 𝑁𝑃𝑆𝐻𝑟𝑒𝑞. Logo, tem-se: 
𝑁𝑃𝑆𝐻𝑟𝑒𝑞 × 1,15 ≤ 𝑁𝑃𝑆𝐻𝑑 
2 × 1,15 ≤ 7,39 
2,3 ≤ 7,39 
 Diante dessa informação, pode-se afirmar que a bomba não sofrerá cavitação. 
 
5. ASSOCIAÇÕES DE BOMBAS 
 
5.1. ASSOCIAÇÃO EM SÉRIE 
 
Sabe-se que para uma associação de bombas em série, as alturas manométricas se 
somam para a mesma vazão. Com o auxílio do Excel, obteve-se a comparação com a curva do 
sistema para verificar a viabilidade. Tal que: 
 
 
 
Logo, percebe-se que não é viável a associação das bombas em série. 
 
5.2. ASSOCIAÇÃO EM PARALELO 
Para uma associação de bombas em paralelo, as vazões se somam e a altura manométrica 
permanece inalterada. Com o auxílio do Excel, traçou-se a curva e verificou-se a intersecção 
das curvas, demonstrando a possibilidade da associação. 
 
 
 
 
O ponto de operação descrito pela associação tem como vazão 42,3m³/h e como altura 
manométrica 96,5mca. 
A potência da associação é dada por: 
 
𝑃𝑜𝑡𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑃𝑜𝑡1 + 𝑃𝑜𝑡2 
 
𝑄1
𝑛1
+
𝑄2
𝑛2
=
𝑄1 + 𝑄2
𝑛𝑡
 
 
𝑄1 + 𝑄2
𝑛𝑡
=
32,5
3600
0,525
+
32,5
3600
0,525
= 0,0344 
 
𝑃𝑜𝑡𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 =
(𝛾 × (𝑄
1
+ 𝑄2) × 𝐻𝑀)
75 × 𝜂
=
1000 × 0,0344 × 87,887
75
= 40,31𝐶𝑉 
 
 Logo, a potência da associação é 40,31 CV. 
 
6. LISTA DE MATERIAIS 
 A seguir, a lista de materiais e equipamentos a serem adquiridos para a construção da 
instalação: 
Peças especiais Quantidade Bitola 
Válvula de Retenção 1 100mm 
Válvula de Gaveta 1 100mm 
Ampliação Concêntrica 1 100mm 
Curva de 90º 1 100mm 
Curva de 45º 1 100mm 
Curva de 22,5º 13 100mm 
Válvula de Pé com Crivo 1 150mm 
Redução Excêntrica 1 150mm 
Curva de 90º 1 150mm 
Tubulação de PVC (recalque) 524m 100mm 
Tubulação de PVC (sucção) 7,5m 150mm 
Bomba –Família 50-200 
HPK-L da KSB 
1 227mm de rotor 
 
 
7. BIBLIOGRAFIA 
AZEVEDO NETTO, J.M. & ALVAREZ, G.A. Manual de Hidráulica. Editor Edgard 
Blucher, São Paulo, 8ª edição, 1998; 
KSB. Cavitação em bombas centrífugas. Disponível em: https://www.ksb.com/ksb-
pt/Informacoes_tecnicas-noticias_ch/Arquivo/2015-info-tecnicas-e-noticias/cavitacao-em-
bombas-centrifugas/177256/. Acesso em: 07 de outubro de 2019. 
 
8. ANEXOS 
 
NPSH e Potência da Bomba 40-250