ATIVIDADE CONTEXTUALIZADA HIDRÁULICA APLICADA

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ATIVIDADE CONTEXTUALIZADA – HIDRÁULICA APLICADA 
 
Nome Completo: Mário Régio 
Matrícula: 01454948 
Curso: Engenharia Civil 
Polo: Guarulhos-SP 
 
 
Figura 1. Case. AVA Grupo SER Educacional. 
 
1.0 - Calcular a massa específica. 
 
Primeiro calcula-se o Volume do tubo pela fórmula abaixo: 
 
V = 𝜋 . ((
𝐷𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜
2
)
2
− (
𝐷𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 − 𝐸𝑠𝑝𝑒𝑠𝑠𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑒𝑑𝑒 𝑑𝑜 𝑡𝑢𝑏𝑜
2
)
2
) . 𝑐𝑜𝑚𝑝. 
Em seguida calcula-se a Massa pela formula: 
 
• m = V.D 
 
Onde: 
 
• V = Volume calculado acima 
 
• D = Densidade do tubo, tubo de PVC densidade 1,45 g/cm³ ou 1450 m³, 
tubo de ferro fundido densidade de 6,9 g/cm³ ou 6900 m³ 
 
Tendo a massa e o volume calcula-se a Massa especifica pela formula 
• Me = M/V. 
𝑚
𝑣
 
 
Onde: 
 
• ME: massa específica do concreto na unidade kg/m³; 
 
• M: massa do concreto na unidade kg; 
 
• V: volume em m³. 
 
 
 
Figura 2. Case. AVA Grupo SER Educacional. 
 
2.0 - Lista das principais peças especiais, conexões e roteiro de cálculo 
para um sistema de bombeamento de recalque. 
 
O sistema de recalque (sistema elevatório) é o que possibilita o transporte de 
fluido de uma cota menor para uma cota maior, por meio de bombeamento. A 
tubulação do sistema posiciona-se por tubulações de sucção (anterior a 
máquina) e tubulações de recalque (após a máquina). Adução é outo nome dado 
ao sistema de recalque. 
 
No geral transportam água de um reservatório mais baixo para um reservatório 
de cota topográfica mais alta, exemplo, nas construções verticais multifamiliares 
de vários pavimentos onde a caixa d’agua se encontra na cobertura das 
edificações. As máquinas hidráulicas (bombas) são usadas para compor 
diversos sistemas hidráulicos, que possuem a capacidade de transformar a 
energia do sistema de mecânica para hidráulica, compõem vários sistemas de 
elevação e transporte de fluidos. 
 
Exemplos desses sistemas: 
 
• Adutoras por bombeamento; 
 
• Estações elevatórias de água e esgoto; 
 
• Captação de água em poços e rios; 
 
• Instalações prediais quando necessário. 
 
 
 
Figura 3. AVA Grupo SER Educacional. Representação de um sistema elevatório de recalque 
com bombas. Fonte: Shutterstock. Acesso em 17/08/2020 
 
 
2.1 - Lista para a tubulação especial de sucção 
 
• Válvula de pé com crivo 
 
 Permite a passagem do liquido no sentido ascendente, tem a função de 
manter a bomba escorvada e funciona como filtro de impurezas. 
 
• Curva 90º 
 
Auxilia no traçado da tubulação. 
 
• Redução excêntrica 
 
Diâmetro geralmente menor, liga o final da tubulação a entrada da bomba, 
evita a formação de bolsas de ar na entrada da bomba. 
 
2.2 - Lista para a tubulação especial de recalque 
 
• Ampliação concêntrica 
 
Utilizada para ajuste do diâmetro da tubulação. 
 
• Válvula de retenção unidirecional 
 
Impede que o peso da coluna de agua seja sustentado pela bomba o que 
pode desalinha-la e impede o refluxo do líquido, fazendo a bomba 
funcionar como turbina, o que provocaria danos. 
 
• Válvula de gaveta 
 
Tem a função de regular a vazão e permitir reparos no sistema. 
 
 
 
Figura 4. AVA Grupo SER Educacional Elementos de um sistema de bombeamento 
3.0 - Roteiro de Cálculo Tubulação de Sucção e Recalque 
 
Para o cálculo das tubulações, iremos considerar como exemplo uma instalação 
de bombeamento com as seguintes características: 
 
• Vazão requerida = 6,8 m³/h 
 
• Comprimento da tubulação de recalque = 18,0 m 
 
• Comprimento da tubulação de sucção = 1,0 m 
 
• Altura geométrica de recalque = 3,0 m 
 
• Altura geométrica da sucção = 1,0 m 
 
• Peças especiais do recalque: 
 
 - 01 unidade - ampliação concêntrica 
 
 - 03 unidades - curva 90 º 
 
 - 01 unidade - válvula de retenção 
 
 - 01 unidade - registro de gaveta 
 
• Peças especiais de sucção: 
 
 - 01 unidade - válvula de pé com crivo 
 
 - 01 unidade - curva de 90º 
 
 - 01 unidade - redução excêntrica 
 
 
3.1 – Cálculo das tubulações: 
 
No dimensionamento das tubulações de recalque e sucção, um critério 
amplamente utilizado é baseado na velocidade máxima da água na tubulação. 
Tubulação de recalque pode ser adotado a velocidade máxima de 2,0 m/s e para 
a tubulação de sucção a velocidade máxima é até 1,0 m/s. Ultrapassar a 
velocidade máxima poderá trazer danos estruturais às tubulações. 
 
Passos para os cálculos e dimensionamentos das tubulações: 
 
a) Definir o diâmetro da tubulação de sucção (Ds) 
 
b) Calcular a perda de carga contínua de sucção (Hfcs) 
 
c) Calcular a perda de carga localizada de sucção (Hfls) 
 
d) Definir o diâmetro da tubulação de recalque (Dr) 
 
e) Calcular a perda de carga contínua de recalque (Hfcr) 
 
f) Calcular a perda de carga localizada de recalque (Hflr) 
 
g) Calcular a perda de carga total (Hf) 
 
h) Calcular a altura manométrica total (Hm) 
 
i) Seleção da bomba 
 
j) Cálculo NPHS 
 
k) Potência do conjunto da bomba 
 
 
a) Cálculo do diâmetro da tubulação de sucção 
 
 
𝐷𝑠 = √
4. 𝑄
𝜋. 𝑣
 
 
𝐷𝑠 = √
4.6 ,8/3600
𝜋.1,0
 . 1000 = 49,00 mm 
 
Para esta tubulação o tubo que mais se aproxima é o DN = 60,00mm e tem o DI 
= 53,40 mm 
 
 Diâmetro nominal Diâmetro interno 
32,00 27,80 
40,00 35,20 
50,00 44,00 
60,00 53,40 
Figura 5. Fonte: Google. Acesso em 14/10/2023 
 
b) Cálculo de perda contínua na sucção 
 
𝐻𝑓𝑐𝑠 =
10.643. (6,8 /3600)1,852. 1
1401,852. 0,05344,871
= 0,0161 𝑚𝑐𝑎 
c) Cálculo de perda localizada na sucção 
 
𝐻𝑓𝑙𝑠 =
10.643. (6,8 /3600)1,852. 18,30
1401,852. 0,05344,871
= 0,2941 𝑚𝑐𝑎 
Peça especial 
sucção 
Coeficiente 
Comprimento 
equivalente 
Redução 
excêntrica 
10 0,60 
Cotovelo 90° 30 1,80 
Válvula de pé e 
crivo 
265 15,90 
TOTAL 18,30 
 Figura 6. Fonte: Google. Acesso em 14/10/2023 
 
 
d) Cálculo do diâmetro da tubulação de recalque 
 
𝐷𝑟 = √
4. 𝑄
𝜋. 𝑣
 
 
𝐷𝑟 = √
4.6 ,8/3600
𝜋.2,0
 . 1000 = 34,70 mm 
 
Para esta tubulação o tubo que mais se aproxima é o DN = 40,00mm que tem o 
DI = 35,20 mm 
 
 
e) Cálculo de perda contínua no recalque 
 
𝐻𝑓𝑐𝑟 =
6,107. 0,000135. (6,8 /3600)1,75. 18
0,03524,75
= 2,0357 𝑚𝑐𝑎 
 
f) Cálculo de perda localizada no recalque 
 
𝐻𝑓𝑙𝑟 =
6,107.0,000135. (6,8 /3600)1,75. 8,32
0,03524,75
= 0,9410 𝑚𝑐𝑎 
 
Peça especial de 
recalque 
Coeficiente 
Comprimento 
equivalente 
Ampliação gradual 10 0,40 
Válvula gaveta 8 0,32 
Cotovelo 90° 30 3,60 
Válvula de 
retenção 
100 4,00 
TOTAL 8,32 
Figura 7. Fonte: Google. Acesso em 14/10/2023 
 
g) Perda de carga total 
 
A perda de carga total é dada pelas somas abaixo: 
 
• Hf = (𝐻𝑓𝑐𝑠 + 𝐻𝑓𝑙𝑠) + (𝐻𝑓𝑐𝑟) + 𝐻𝑓𝑙𝑟) 
 
• Hf = 2,0357 + 0,9410 + 0,0161 + 0,2941 = 3,2869 mca 
 
 
h) Altura Manométrica 
 
Utilizando a equação do Teorema de Bernoulli, concluímos que a altura 
manométrica de uma instalação é dada por: 
 
• Hm = Hg + Hf 
 
Hg = altura geométrica da instalação, é a diferença do ponto mais baixo captação 
e o ponto mais alto destino 
 
Hf = perdas de carga ocorridas na tubulação, são aquelas de natureza contínua 
e localizadas que ocorrem que ocorrem quando há movimentação da água. 
 
• Hm = 3,00 + 1,00 + 3,2869 = 7,29 mca 
 
 
 
Figura 8. AVA Grupo SER Educacional Sistema de recalque com destaque para a altura 
manométrica (Hm). 
 
 
i) Seleção da Bomba 
 
Basicamente a seleção de uma bomba para determinada situação é função 
da vazão a ser recalcada (Q) e da altura manométrica da instalação (HM) 
 
• Q = 6,8 m³ 
 
• Hm = 7,29 mca 
 
• 
Conforme o catálogo do fabricante Schneider os valores que mais se 
aproximaram dos valores de referência o modelo escolhido é a Bomba BC-91 
S/T 1/3 cv rotor 97 mm. Disponível em: schneider.ind.br (página 29) 
 
J) Cálculo do NPHS 
 
O conceito de Net positive succution head (NPSH) é usual no dimensionamento 
de sistema de bombeamento sem cavitação. Aplicando tal conceito é aferido o 
(NPSHd), energiaquando o fluido entra na bomba calculado de acordo com o 
projeto. 
 
O NPHS requerido por uma bomba é uma característica desse equipamento e é 
fornecido pelo fabricante. É função das características da instalação do sistema 
de bombeamento, e pode ser calculado pela equação abaixo: 
 
• NPSHd = (Patm) ± (hs) – (hfs) – (e) 
 
em que: 
 
• NPHSd - carga hidráulica disponível na sucção 
 
• Patm – pressão atmosférica local 
 
• hs – altura geométrica de sucção 
 
• hfs – perda de carga na tubulação da sucção 
 
• e – pressão de vapor da água a temperatura local 
 
É necessário que: NPHSd ≥ NPSHr para o bom funcionamento do sistema de 
bombeamento. Caso contrário ocorrerá um fenômeno denominado de 
cavitação. 
 
Este fenômeno ocorre quando há passagem da fase líquida para a fase gasosa 
em decorrência da diminuição da pressão do líquido. Acontece se a pressão na 
entrada da bomba é menor que a pressão de vapor da água naquela 
temperatura, gerando bolsões de ar. 
 
O NPSHd para a instalação é: 
 
• Altitude do nível do mar; Patm = 10,33 mca 
 
• Altura de sucção - hs = 1,0 m 
 
• Perda de carga na sucção – hfs: 0,341 mca 
 
• Pressão de vapor – e: 0,46 mca 
 
Resolvendo: 
 
• NPHSd = 10,33 – 1,0 – 0,34 – 0,46 = 8,53 mca 
 
O NPSH requerido pela bomba na vazão de 7,1 m³ é de 5,0 mca. Portanto o 
NPSH disponível é igual a 8,53 mca, sendo maior que 5,0 mca, portanto a 
bomba não ira cavitar 
 
Figura 9. Cavitação. AVA Grupo SER Educacional (a) bolsão de ar; (b) compressão da bolha; 
(c) maior compressão da bolha; (d) implosão da bolha (cavitação) 
 
 
K) Potência do conjunto motobomba 
 
A potência de um sistema de bombeamento pode ser calculado por: 
 
• 𝑃𝑜𝑡 =
𝑦.𝑄.𝐻𝑚
𝑛
 
Em que: 
 
• Pot – potência requerida, W (1 cv = 735 W) 
 
• y – peso específico do fluido, N/m³ 
 
• Q – vazão a ser bombeada, m3 
 
• Hm – altura manométrica, m 
 
• n (eta) – rendimento da bomba decimal 
 
A potencial consumida pelo conjunto motobomba: 
 
• Vazão no ponto de funcionamento: Q = 7,1 m³. 
 
• Altura manométrica no ponto de funcionamento: Hm = 7,55 mca. 
• Rendimento: 0,42 
Resolvendo: 
 
• 𝑃𝑜𝑡 =
9810 .7,1 3600 .7,55
0,42
 = 347,7 W = 0,47 cv 
 
 
 
 
 
 
 
Referências Bibliográficas: 
 
AVA - Grupo Ser Educacional . Disponível em: 
https://sereduc.blackboard.com/ultra/courses/_191402_1/outline/lti/launchFram
e?toolHref=https:~2F~2Fsereduc.blackboard.com~2Fwebapps~2Fblackboard~
2Fexecute~2Fblti~2FlaunchLink%3Fcourse_id%3D_191402_1%26content_id%
3D_8984747_1%26from_ultra%3Dtrue. Acesso em 12/10/2023 
 
Google Acadêmico. Disponível em: 
https://revistas.unifoa.edu.br/cadernos/article/view/1080/942 Acesso em 
13/10/2023 
 
Disponível em: 
https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/7704054/mod_resource/content/1/C6.%
20Sistemas%20de%20Recalque%2023%20Moodle.pdf Acesso em 13/10/2023 
 
Disponível em: https://wp.ufpel.edu.br/hugoguedes/files/2018/08/Apostila-
Hidr%C3%A1ulica-versao-2018_2.pdf. Acesso em 14/10/2023 
 
Disponível em: https://hidraulica.tolentino.pro.br/tubula%C3%A7%C3%B5es-
de-suc%C3%A7%C3%A3o-e-recalque.html. Acesso em 14/10/2023 . 
https://sereduc.blackboard.com/ultra/courses/_191402_1/outline/lti/launchFrame?toolHref=https:~2F~2Fsereduc.blackboard.com~2Fwebapps~2Fblackboard~2Fexecute~2Fblti~2FlaunchLink%3Fcourse_id%3D_191402_1%26content_id%3D_8984747_1%26from_ultra%3Dtrue
https://sereduc.blackboard.com/ultra/courses/_191402_1/outline/lti/launchFrame?toolHref=https:~2F~2Fsereduc.blackboard.com~2Fwebapps~2Fblackboard~2Fexecute~2Fblti~2FlaunchLink%3Fcourse_id%3D_191402_1%26content_id%3D_8984747_1%26from_ultra%3Dtrue
https://sereduc.blackboard.com/ultra/courses/_191402_1/outline/lti/launchFrame?toolHref=https:~2F~2Fsereduc.blackboard.com~2Fwebapps~2Fblackboard~2Fexecute~2Fblti~2FlaunchLink%3Fcourse_id%3D_191402_1%26content_id%3D_8984747_1%26from_ultra%3Dtrue
https://sereduc.blackboard.com/ultra/courses/_191402_1/outline/lti/launchFrame?toolHref=https:~2F~2Fsereduc.blackboard.com~2Fwebapps~2Fblackboard~2Fexecute~2Fblti~2FlaunchLink%3Fcourse_id%3D_191402_1%26content_id%3D_8984747_1%26from_ultra%3Dtrue
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https://wp.ufpel.edu.br/hugoguedes/files/2018/08/Apostila-Hidr%C3%A1ulica-versao-2018_2.pdf
https://wp.ufpel.edu.br/hugoguedes/files/2018/08/Apostila-Hidr%C3%A1ulica-versao-2018_2.pdf
https://hidraulica.tolentino.pro.br/tubula%C3%A7%C3%B5es-de-suc%C3%A7%C3%A3o-e-recalque.html
https://hidraulica.tolentino.pro.br/tubula%C3%A7%C3%B5es-de-suc%C3%A7%C3%A3o-e-recalque.html