1 Dimensionamento do conjunto motobomba

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<p>UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO</p><p>CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE NOVA XAVANTINA</p><p>CURSO DE BACHARELADO EM ENGENHARIA CIVIL</p><p>DIMENSIONAMENTO DE ESTAÇÃO ELEVATÓRIA PARA</p><p>SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA (SAA)</p><p>NOVA XAVANTINA-MT</p><p>2023</p><p>SUMÁRIO</p><p>1 DIMENSIONAMENTO DA ESTAÇÃO ELEVATÓRIA TIPO CAPTAÇÃO</p><p>FLUTUANTE ........................................................................................................................... 2</p><p>1.1 Concepção do sistema de captação ................................................................................... 2</p><p>2 CÁLCULO DO DIÂMETRO DA TUBULAÇÃO DE RECALQUE E PERDA DE</p><p>CARGA NO RECALQUE ....................................................................................................... 2</p><p>2.1 Diâmetro da tubulação de recalque (∅R) .......................................................................... 2</p><p>2.2 Correção da velocidade na tubulação de recalque (VR) .................................................. 2</p><p>2.3 Perda de carga na tubulação de recalque (Hf R) .............................................................. 3</p><p>3 CÁLCULO DO DIÂMETRO DA TUBULAÇÃO DE SUCÇÃO E PERDA DE CARGA</p><p>NA SUCÇÃO ............................................................................................................................ 6</p><p>3.1 Diâmetro da tubulação de sucção (∅S) .............................................................................. 6</p><p>3.2 Cálculo da velocidade na tubulação de sucção (VS) ........................................................ 7</p><p>3.3 Perda de carga na tubulação de sucção (Hf S) ................................................................. 8</p><p>4 VERIFICAÇÃO DO FENÔMENO DE CAVITAÇÃO NO SISTEMA</p><p>MOTOBOMBA ........................................................................................................................ 9</p><p>5 CÁLCULO DA ALTURA MANOMÉTRICA (HMAN) .................................................... 12</p><p>6 CÁLCULO DA POTÊNCIA DO SISTEMA MOTOBOMBA (POT).............................. 12</p><p>2</p><p>1 DIMENSIONAMENTO DA ESTAÇÃO ELEVATÓRIA TIPO CAPTAÇÃO</p><p>FLUTUANTE</p><p>1.1 Concepção do sistema de captação</p><p>A coleta de água bruta para o suprimento público será efetuada por meio de um sistema</p><p>elevatório com captação flutuante. Esse sistema consistirá em três bombas operando em</p><p>paralelo para atender uma demanda de água de 123,56 litros por segundo. Cada bomba deverá</p><p>ser capaz de bombear uma vazão de 41,19 litros por segundo para atender a demanda total de</p><p>água.</p><p>O projeto desse sistema será dimensionado para uma única bomba, no entanto, as outras</p><p>bombas, devido a estarem conectadas em associação em paralelo, seguirão o mesmo critério e</p><p>serão equivalentes aos cálculos realizados neste documento.</p><p>2 CÁLCULO DO DIÂMETRO DA TUBULAÇÃO DE RECALQUE E PERDA DE</p><p>CARGA NO RECALQUE</p><p>2.1 Diâmetro da tubulação de recalque (∅R)</p><p>Parâmetros de projeto</p><p>Vazão de projeto = 41,19 l/s</p><p>Velocidade adotada no recalque = 1,10 m/s (parâmetro adotado pelo projetista)</p><p>Material da tubulação: policloreto de vinila (PVC) rígido (parâmetro adotado pelo projetista)</p><p>O diâmetro calculado para a tubulação de recalque será obtido pela seguinte equação:</p><p>𝐷𝐶𝐴𝐿 𝑅 = √</p><p>4 ∗ 𝑄</p><p>𝜋 ∗ 𝑉</p><p>𝐷𝐶𝐴𝐿 𝑅 = √</p><p>4 ∗ 0,04119</p><p>𝜋 ∗ 1,10</p><p>= 0,21835 𝑚 = 218,35 𝑚</p><p>Onde: 𝐷𝐶𝐴𝐿 𝑅 = diâmetro calculado para tubulação de recalque (m); Q = vazão de projeto (m³/s);</p><p>V = velocidade adotada na tubulação de recalque (m/s).</p><p>Portanto, será adotado um diâmetro comercial para tubulação de recalque</p><p>(∅R) de 250 mm.</p><p>2.2 Correção da velocidade na tubulação de recalque (VR)</p><p>A velocidade na tubulação de recalque será corrigida pela seguinte equação:</p><p>3</p><p>𝑉𝑅 =</p><p>𝑄</p><p>𝐴</p><p>=</p><p>𝑄</p><p>(</p><p>𝜋 ∗ ∅𝑅</p><p>2</p><p>4</p><p>)</p><p>𝑉𝑅 =</p><p>0,04119</p><p>(</p><p>𝜋 ∗ 0,252</p><p>4</p><p>)</p><p>𝑉𝑅 = 0,84 𝑚/𝑠</p><p>Onde: 𝑉𝑅 = velocidade na tubulação de recalque (m/s); Q = vazão de projeto (m³/s);</p><p>A = área da seção transversal da tubulação comercial de recalque (m²); ∅R = diâmetro comercial</p><p>da tubulação de recalque (m).</p><p>2.3 Perda de carga na tubulação de recalque (Hf R)</p><p>Parâmetros de projeto</p><p>Vazão de projeto = 41,19 l/s</p><p>Extensão da tubulação de recalque = 800,00 m</p><p>Material da tubulação = policloreto de vinila (PVC) rígido</p><p>Diâmetro comercial da tubulação de recalque = 250 mm</p><p>A perda de carga total para a tubulação de recalque será obtida pela seguinte equação:</p><p>𝐻𝑓𝑅 = 10,643 ∗ (</p><p>𝑄</p><p>𝐶</p><p>)</p><p>1,852</p><p>∗</p><p>𝐿</p><p>𝐷4,87</p><p>Onde: 𝐻𝑓𝑅 = perda de carga total na tubulação de recalque (mca); Q = vazão de projeto (m³/s);</p><p>C = coeficiente de rugosidade de Hazen-Willians, obtido conforme Tabela 1; L = extensão total</p><p>da tubulação de recalque (m); D = diâmetro comercial da tubulação de recalque (m).</p><p>Tabela 1 - Coeficiente de rugosidade de Hazen-Willians.</p><p>Material da tubulação C</p><p>Aço corrugado (chapa ondulada) 60</p><p>Aço com juntas lock-bar novo 130</p><p>Aço galvanizado (novo e usado) 125</p><p>Aço rebitado novo 110</p><p>Aço rebitado usado 85</p><p>Aço soldado novo 120</p><p>Aço soldado usado 90</p><p>Aço soldado com revestimento especial novo ou em uso 130</p><p>4</p><p>Chumbo 130</p><p>Cimento – Amianto 140</p><p>Cobre 130</p><p>Concreto, bom acabamento 130</p><p>Concreto, acabamento comum 120</p><p>Ferro fundido novo 130</p><p>Ferro fundido usado 90</p><p>Plástico 140</p><p>Fonte: Azevedo Netto, 2017.</p><p>As peças, acessórios e conexões adotadas para a tubulação de recalque e suas respectivas</p><p>quantidades estão dispostas na Tabela 2.</p><p>Tabela 2 - Peças, acessórios e conexões na tubulação de recalque.</p><p>Peça, conexão ou acessório Quantidade</p><p>Curva de 90° 32</p><p>Curva de 45° 2</p><p>Registro de gaveta 2</p><p>Válvula de retenção pesada 1</p><p>Fonte: Elaborado pelo autor, 2023.</p><p>A perda total de carga na tubulação de recalque é composta por perdas distribuídas, que</p><p>ocorrem ao longo da extensão da tubulação, e por perdas localizadas, que ocorrem em conexões,</p><p>acessórios e peças. Para determinar a perda de carga localizada, será utilizado o método do</p><p>comprimento equivalente, em que cada conexão, acessório ou peça é considerado como um</p><p>comprimento linear de tubulação equivalente a um determinado diâmetro. Para determinar a</p><p>equivalência das conexões, acessórios ou peças instaladas na tubulação de bombeamento, será</p><p>empregada a Tabela 3.</p><p>A equivalência das peças, conexões e acessórios da tubulação de recalque está ilustrada</p><p>na Tabela 4, em que o Lequi = 150,60 mca, foi obtido multiplicando-se a quantidade de peças</p><p>pelo comprimento equivalente para cada peça, conexão e acessório conforme estabelecido na</p><p>Tabela 3, e por fim, somando-se todos os valores individuais.</p><p>Tabela 4 - Determinação do comprimento equivalente de peças na tubulação de recalque.</p><p>Peça, conexão ou</p><p>acessório</p><p>Quantidade</p><p>Comprimento</p><p>equivalente (CE)</p><p>Quan. x CE</p><p>Curva de 90° 32 3,40 108,80</p><p>Curva de 45° 2 1,90 3,80</p><p>Registro de gaveta 2 2,00 4,00</p><p>Válvula de retenção</p><p>pesada</p><p>1 34,00 34,00</p><p>Fonte: Elaborado pelo autor, 2023.</p><p>5</p><p>Tabela 3 - Comprimento equivalente de peças, conexões e acessórios, para tubulação de PVC.</p><p>DIÂMETRO</p><p>JO</p><p>E</p><p>L</p><p>H</p><p>O</p><p>9</p><p>0</p><p>°</p><p>JO</p><p>E</p><p>L</p><p>H</p><p>O</p><p>4</p><p>5</p><p>°</p><p>C</p><p>U</p><p>R</p><p>V</p><p>A</p><p>9</p><p>0</p><p>°</p><p>C</p><p>U</p><p>R</p><p>V</p><p>A</p><p>4</p><p>5</p><p>°</p><p>T</p><p>Ê</p><p>9</p><p>0</p><p>°</p><p>P</p><p>A</p><p>S</p><p>.</p><p>D</p><p>IR</p><p>E</p><p>T</p><p>A</p><p>T</p><p>Ê</p><p>9</p><p>0</p><p>°</p><p>S</p><p>A</p><p>ÍD</p><p>A</p><p>D</p><p>E</p><p>L</p><p>A</p><p>D</p><p>O</p><p>T</p><p>Ê</p><p>9</p><p>0</p><p>°</p><p>S</p><p>A</p><p>ÍD</p><p>A</p><p>B</p><p>IL</p><p>A</p><p>T</p><p>E</p><p>R</p><p>A</p><p>L</p><p>E</p><p>N</p><p>T</p><p>R</p><p>A</p><p>D</p><p>A</p><p>N</p><p>O</p><p>R</p><p>M</p><p>A</p><p>L</p><p>E</p><p>N</p><p>T</p><p>R</p><p>A</p><p>D</p><p>A</p><p>D</p><p>E</p><p>B</p><p>O</p><p>R</p><p>D</p><p>A</p><p>S</p><p>A</p><p>ÍD</p><p>A</p><p>D</p><p>E</p><p>C</p><p>A</p><p>N</p><p>A</p><p>L</p><p>IZ</p><p>A</p><p>Ç</p><p>Ã</p><p>O</p><p>V</p><p>Á</p><p>L</p><p>V</p><p>U</p><p>L</p><p>A</p><p>D</p><p>E</p><p>P</p><p>É</p><p>C</p><p>O</p><p>M</p><p>C</p><p>R</p><p>IV</p><p>O</p><p>VÁLVULA DE</p><p>RETENÇÃO</p><p>R</p><p>E</p><p>G</p><p>IS</p><p>T</p><p>R</p><p>O</p><p>G</p><p>L</p><p>O</p><p>B</p><p>O</p><p>R</p><p>E</p><p>G</p><p>IS</p><p>T</p><p>R</p><p>O</p><p>G</p><p>A</p><p>V</p><p>E</p><p>T</p><p>A</p><p>R</p><p>E</p><p>G</p><p>IS</p><p>T</p><p>R</p><p>O</p><p>Â</p><p>N</p><p>G</p><p>U</p><p>L</p><p>O</p><p>DC DN REF</p><p>LEVE PESADA</p><p>mm mm pol</p><p>20 15 1/2 1,1 0,4 0,4 0,2 0,7 2,3 2,3 0,3 0,9 0,8 8,1 2,5 3,6 11,1 0,1 5,9</p><p>25 20 3/4 1,2 0,5 0,5 0,3 0,8 2,4 2,4 0,4 1,0 0,9 9,5 2,7 4,1 11,4 0,2 6,1</p><p>32 25 1 1,5 0,7 0,6 0,4 0,9 3,1 3,1 0,5 1,2 1,3 13,3 3,8</p><p>5,8 15,0 0,3 0,8</p><p>40 32 1 ¼ 2,0 1,0 0,7 0,5 1,5 4,6 4,6 0,6 1,8 1,4 15,5 4,9 7,4 22,0 0,4 10,5</p><p>50 40 1 ½ 3,2 1,3 1,2 0,6 2,2 7,3 7,3 1,0 2,3 3,2 18,3 6,8 9,1 35,8 0,7 17,0</p><p>60 50 2 3,4 1,5 1,3 0,7 2,3 7,6 7,6 1,5 2,8 3,3 23,7 7,1 10,8 37,9 0,8 18,5</p><p>75 60 2 ½ 3,7 1,7 1,4 0,8 2,4 7,8 7,8 1,6 3,3 3,5 25,0 8,2 12,5 38,0 0,9 19,0</p><p>85 75 3 3,9 1,8 1,5 0,9 2,5 8,0 8,0 2,0 3,7 3,7 26,8 9,3 14,2 40,0 0,9 20,0</p><p>110 100 4 4,3 1,9 1,6 1,0 2,6 8,3 8,3 2,2 4,0 3,9 28,6 10,4 16,0 42,3 1,0 22,1</p><p>140 125 5 4,9 2,4 1,9 1,1 3,3 10,0 10,0 2,5 5,0 4,9 37,4 12,5 19,2 50,9 1,1 26,2</p><p>160 150 6 5,4 2,6 2,1 1,2 3,8 11,1 11,1 2,8 5,6 5,5 43,4 13,9 21,4 56,7 1,2 26,8</p><p>215 200 8 7,1 3,4 2,8 1,6 4,8 14,0 14,0 3,8 7,2 6,9 53,0 16,0 28,0 72,0 1,6 28,1</p><p>265 250 10 8,7 4,2 3,4 1,9 5,9 17,0 17,0 4,7 9,0 8,6 66,0 22,0 34,0 89,0 2,0 30,4</p><p>315 300 12 10,0 5,0 4,0 2,3 6,9 21,0 21,0 5,6 11,0 10,0 78,0 26,0 41,0 106,0 2,4 34,3</p><p>Fonte: Azevedo Netto, 2017.</p><p>6</p><p>A extensão total da tubulação de recalque, será obtida somando-se a extensão distribuída</p><p>com o comprimento equivalente das peças, conexões e acessórios:</p><p>𝐿 = 𝐿𝐷𝐼𝑆𝑇 + 𝐿𝐸𝑄𝑈𝐼</p><p>𝐿 = 800,00 + 150,60 = 950,60 𝑚</p><p>Onde: L = extensão total da tubulação de recalque (m); 𝐿𝐷𝐼𝑆𝑇 = extensão da tubulação de</p><p>recalque (m); 𝐿𝐸𝑄𝑈𝐼 = comprimento equivalente das peças, conexões e acessórios da tubulação</p><p>de recalque (mca).</p><p>A perda de carga total no recalque poderá ser calculada, adotando-se o valor de C = 140,</p><p>conforme Tabela 2:</p><p>𝐻𝑓𝑅 = 10,643 ∗ (</p><p>0,04119</p><p>140</p><p>)</p><p>1,852</p><p>∗</p><p>950,60</p><p>0,254,87</p><p>𝐻𝑓𝑅 = 2,494935408 𝑚𝑐𝑎</p><p>3 CÁLCULO DO DIÂMETRO DA TUBULAÇÃO DE SUCÇÃO E PERDA DE CARGA</p><p>NA SUCÇÃO</p><p>3.1 Diâmetro da tubulação de sucção (∅S)</p><p>Parâmetros de projeto</p><p>Vazão de projeto = 41,19 l/s</p><p>Material da tubulação = policloreto de vinila (PVC) rígido</p><p>Para determinação do diâmetro comercial da tubulação de sucção, serão adotadas as</p><p>recomendações da ABNT NBR 12214: Projeto de estações de bombeamento de água potável</p><p>(ABNT, 1990), em que se estabelece:</p><p>∅𝑆 ≥ ∅𝑅</p><p>Onde: ∅S = diâmetro comercial da tubulação de sucção (m); ∅R = diâmetro comercial da</p><p>tubulação de recalque (m).</p><p>Todavia, a velocidade máxima permitida para a tubulação de sucção, conforme a</p><p>ABNT NBR 12214:90, é descrita na Tabela 5:</p><p>7</p><p>Tabela 5 - Velocidade máxima para a tubulação de sucção.</p><p>Diâmetro nominal (mm) Velocidade máxima (m/s)</p><p>50 0,70</p><p>75 0,80</p><p>100 0,90</p><p>150 1,00</p><p>200 1,10</p><p>250 1,20</p><p>300 1,40</p><p>≥ 400 1,50</p><p>Fonte: ABNT NBR 12214, 1990.</p><p>3.2 Cálculo da velocidade na tubulação de sucção (VS)</p><p>A velocidade na tubulação de sucção será obtida pela seguinte equação:</p><p>𝑉𝑆 =</p><p>𝑄</p><p>𝐴</p><p>=</p><p>𝑄</p><p>(</p><p>𝜋 ∗ ∅𝑆</p><p>2</p><p>4</p><p>)</p><p>𝑉𝑆 =</p><p>0,04119</p><p>(</p><p>𝜋 ∗ 0,252</p><p>4</p><p>)</p><p>𝑉𝑆 = 0,84 𝑚/𝑠</p><p>Onde: 𝑉𝑆 = velocidade na tubulação de sucção (m/s); Q = vazão de projeto (m³/s); A = área da</p><p>seção transversal da tubulação comercial de sucção (m²); ∅S = diâmetro comercial da tubulação</p><p>de sucção (m).</p><p>Como o diâmetro para tubulação de recalque é de 250 mm, e conforme citado acima, o</p><p>diâmetro para a tubulação de sucção deve ser no mínimo o obtido para a tubulação de recalque,</p><p>portanto, será adotado o diâmetro comercial para tubulação de sucção (∅S) de 250 mm.</p><p>Considerando-se que a velocidade máxima permitida para a tubulação de 250 mm é de</p><p>1,20 m/s, conforme Tabela 5, e visto que, a velocidade calculada é de 0,84 m/s, inferior ao valor</p><p>estabelecido pela normativa, o diâmetro adotado para a tubulação de sucção, de 250 mm, é</p><p>adequado para a situação.</p><p>8</p><p>3.3 Perda de carga na tubulação de sucção (Hf S)</p><p>Parâmetros de projeto</p><p>Vazão de projeto = 41,19 l/s</p><p>Extensão da tubulação de sucção = 75,00 m</p><p>Material da tubulação = policloreto de vinila (PVC) rígido</p><p>Diâmetro comercial da tubulação de sucção = 250 mm</p><p>A perda de carga total para a tubulação de sucção será obtida pela seguinte equação:</p><p>𝐻𝑓𝑆 = 10,643 ∗ (</p><p>𝑄</p><p>𝐶</p><p>)</p><p>1,852</p><p>∗</p><p>𝐿</p><p>𝐷4,87</p><p>Onde: 𝐻𝑓𝑆 = perda de carga total na tubulação de sucção (mca); Q = vazão de projeto (m³/s);</p><p>C = coeficiente de rugosidade de Hazen-Willians, obtido conforme Tabela 1; L = extensão total</p><p>da tubulação de sucção (m); D = diâmetro comercial da tubulação de sucção (m).</p><p>As peças, acessórios e conexões adotadas para a tubulação de sucção e suas respectivas</p><p>quantidades estão dispostas na Tabela 6.</p><p>Tabela 6 - Peças, acessórios e conexões na tubulação de sucção.</p><p>Peça, conexão ou acessório Quantidade</p><p>Válvula de pé com crivo 1</p><p>Registro de gaveta 2</p><p>Curva de 90° 4</p><p>Curva de 45° 2</p><p>Fonte: Elaborado pelo autor, 2023.</p><p>A perda total de carga na tubulação de sucção é composta por perdas distribuídas, que</p><p>ocorrem ao longo da extensão da tubulação, e por perdas localizadas, que ocorrem em conexões,</p><p>acessórios e peças. Para determinar a perda de carga localizada, será utilizado o método do</p><p>comprimento equivalente, em que cada conexão, acessório ou peça é considerado como um</p><p>comprimento linear de tubulação equivalente a um determinado diâmetro. Para determinar a</p><p>equivalência das conexões, acessórios ou peças instaladas na tubulação de bombeamento, será</p><p>empregada a Tabela 3.</p><p>A equivalência das peças, conexões e acessórios da tubulação de sucção está ilustrada</p><p>na Tabela 7, em que o Lequi = 87,40 mca, foi obtido multiplicando-se a quantidade de peças pelo</p><p>9</p><p>comprimento equivalente para cada peça, conexão e acessório conforme estabelecido na</p><p>Tabela 3, e por fim, somando-se todos os valores individuais.</p><p>Tabela 7 - Determinação do comprimento equivalente de peças na tubulação de sucção.</p><p>Peça, conexão ou</p><p>acessório</p><p>Quantidade</p><p>Comprimento</p><p>equivalente (CE)</p><p>Quan. x CE</p><p>Válvula de pé com</p><p>crivo</p><p>1 66,00 66,00</p><p>Registro de gaveta 2 2,00 4,00</p><p>Curva de 90° 4 3,40 13,60</p><p>Curva de 45° 2 1,90 3,80</p><p>Fonte: Elaborado pelo autor, 2023.</p><p>A extensão total da tubulação de sucção, será obtida somando-se a extensão distribuída</p><p>com o comprimento equivalente das peças, conexões e acessórios:</p><p>𝐿 = 𝐿𝐷𝐼𝑆𝑇 + 𝐿𝐸𝑄𝑈𝐼</p><p>𝐿 = 75,00 + 87,40 = 162,40 𝑚</p><p>Onde: L = extensão total da tubulação de sucção (m); 𝐿𝐷𝐼𝑆𝑇 = extensão da tubulação de</p><p>sucção (m); 𝐿𝐸𝑄𝑈𝐼 = comprimento equivalente das peças, conexões e acessórios da tubulação</p><p>de sucção (m).</p><p>A perda de carga total na sucção poderá ser calculada, adotando-se o valor de C = 140,</p><p>conforme Tabela 2:</p><p>𝐻𝑓𝑆 = 10,643 ∗ (</p><p>0,04119</p><p>140</p><p>)</p><p>1,852</p><p>∗</p><p>162,40</p><p>0,254,87</p><p>𝐻𝑓𝑆 = 0,4262334423 𝑚𝑐𝑎</p><p>4 VERIFICAÇÃO DO FENÔMENO DE CAVITAÇÃO NO SISTEMA MOTOBOMBA</p><p>Parâmetros de projeto</p><p>Altura livre positiva de sucção estabelecida pelo fabricante (NPSHEXIG) = 6,00 mca</p><p>Altura geométrica de sucção = 11,00 mca</p><p>Altura geométrica de recalque = 37,00 mca</p><p>Altitude do local de implantação = 648,00 m</p><p>Temperatura média da água do local de implantação = 25ºC</p><p>10</p><p>Para que não haja o fenômeno de cavitação no sistema motobomba, deverá ocorrer o</p><p>seguinte:</p><p>𝑁𝑃𝑆𝐻𝐷𝐼𝑆𝑃 ≥ 𝑁𝑃𝑆𝐻𝐸𝑋𝐼𝐺</p><p>Onde: 𝑁𝑃𝑆𝐻DISP = altura livre positiva de sucção disponível no local de implantação (mca);</p><p>𝑁𝑃𝑆𝐻EXIG = altura livre positiva de sucção estabelecida pelo fabricante (mca).</p><p>A altura livre positiva de sucção disponível no local de implantação (NPSHDISP) será</p><p>obtida pela seguinte equação:</p><p>𝑁𝑃𝑆𝐻𝐷𝐼𝑆𝑃 = 𝑃𝑎𝑡𝑚 − 𝑃𝑣𝑎𝑝 − 𝐻𝑓𝑠 − 𝐻𝑔𝑆</p><p>Onde: 𝑁𝑃𝑆𝐻DISP = altura livre positiva de sucção disponível no local de implantação (mca);</p><p>𝑃atm = pressão atmosférica no local de implantação conforme a altitude (mca), obtida na</p><p>Tabela 8; 𝑃vap = pressão de vaporização da água conforme a temperatura do local de</p><p>implantação (mca), obtida na Tabela 9; 𝐻𝑓S = perda de carga total na tubulação de</p><p>sucção (mca); 𝐻𝑔S = altura geométrica de sucção (mca).</p><p>Tabela 8 - Pressão atmosférica conforme a altitude.</p><p>Altitude (m) Pressão</p><p>(kgf/cm²) Altitude (m) Pressão (kgf/cm²)</p><p>0 1,033 1000 0,915</p><p>100 1,021 2000 0,810</p><p>200 1,008 3000 0,715</p><p>300 0,996 4000 0,629</p><p>400 0,985 5000 0,552</p><p>500 0,973 6000 0,481</p><p>600 0,960 7000 0,419</p><p>700 0,948 8000 0,363</p><p>800 0,936 9000 0,313</p><p>900 0,952 10000 0,270</p><p>Fonte: Azevedo Netto, 2017.</p><p>Tabela 9 - Pressão de vaporização da água conforme a temperatura.</p><p>Temperatura (°C) Pressão (kgf/cm²) Temperatura (°C) Pressão (kgf/cm²)</p><p>1 0,00669 50 0,12580</p><p>3 0,00772 55 0,16050</p><p>5 0,00889 60 0,20310</p><p>10 0,01251 65 0,25500</p><p>15 0,01737 70 0,31780</p><p>11</p><p>20 0,02383 75 0,39310</p><p>25 0,03229 80 0,48290</p><p>30 0,04580 85 0,58940</p><p>35 0,05733 90 0,71490</p><p>40 0,07520 95 0,86190</p><p>45 0,09777 100 1,03320</p><p>Fonte: Azevedo Netto, 2017.</p><p>Para uma altitude de 648,00 metros, será adotada a pressão atmosférica equivalente a</p><p>0,948 kgf/cm² = 9,48 mca; para a temperatura média de 25ºC, a temperatura de vaporização da</p><p>água será de 0,03229 kgf/cm² = 0,3229 mca. O NPSHDISP será:</p><p>𝑁𝑃𝑆𝐻𝐷𝐼𝑆𝑃 = 9,48 − 0,3229 − 0,4262334423 − 11,00</p><p>𝑁𝑃𝑆𝐻𝐷𝐼𝑆𝑃 = −2,27 𝑚𝑐𝑎</p><p>Portanto, como o NPSHDISP (-2,27 mca) é menor do que o NPSHEXIG (6,00 mca),</p><p>ocorrerá o fenômeno de cavitação.</p><p>Para que a cavitação não ocorra, deverá ser determinada uma nova altura geométrica de</p><p>sucção (Hgs), através da equação:</p><p>𝑁𝑃𝑆𝐻𝐷𝐼𝑆𝑃 ≥ 𝑁𝑃𝑆𝐻𝐸𝑋𝐼𝐺</p><p>𝑃𝑎𝑡𝑚 − 𝑃𝑣𝑎𝑝 − 𝐻𝑓𝑠 − 𝐻𝑔𝑆 ≥ 𝑁𝑃𝑆𝐻𝐸𝑋𝐼𝐺</p><p>𝐻𝑔𝑆 ≤ 𝑃𝑎𝑡𝑚 − 𝑃𝑣𝑎𝑝 − 𝐻𝑓𝑠 − 𝑁𝑃𝑆𝐻𝐸𝑋𝐼𝐺</p><p>Onde: 𝑁𝑃𝑆𝐻DISP = altura livre positiva de sucção disponível no local de implantação (mca);</p><p>𝑁𝑃𝑆𝐻EXIG = altura livre positiva de sucção estabelecida pelo fabricante (mca); 𝑃atm = pressão</p><p>atmosférica no local de implantação conforme a altitude (mca), obtida na Tabela 8;</p><p>𝑃vap = pressão de vaporização da água conforme a temperatura do local de implantação (mca),</p><p>obtida na Tabela 9; 𝐻𝑓S = perda de carga total na tubulação de sucção (mca); 𝐻𝑔S = altura</p><p>geométrica de sucção (mca).</p><p>A nova altura geométrica de sucção será:</p><p>𝐻𝑔𝑆 ≤ 9,43 − 0,3229 − 0,4262334423 − 6,00</p><p>𝐻𝑔𝑆 ≤ 2,73 𝑚𝑐𝑎 → 𝐴𝑑𝑜𝑡𝑎𝑑𝑎 2,80 𝑚𝑐𝑎</p><p>Como a altura geométrica total é obtida conforme a equação:</p><p>𝐻𝑔𝑇 = 𝐻𝑔𝑅 + 𝐻𝑔𝑆</p><p>12</p><p>Onde: 𝐻𝑔T = altura geométrica total (mca); 𝐻𝑔R = altura geométrica do recalque (mca);</p><p>𝐻𝑔S = altura geométrica de sucção (mca).</p><p>A nova altura geométrica de recalque será:</p><p>48,00 = 𝐻𝑔𝑅 + 2,80</p><p>𝐻𝑔𝑅 = 45,20 𝑚𝑐𝑎</p><p>5 CÁLCULO DA ALTURA MANOMÉTRICA (HMAN)</p><p>Parâmetros de projeto</p><p>Perda de carga total no recalque = 2,494935408 mca</p><p>Perda de carga total na sucção = 0,4262334423 mca</p><p>Altura geométrica de recalque = 45,20 mca</p><p>Altura geométrica de sucção = 2,80 mca</p><p>𝐻𝑚𝑎𝑛 = 𝐻𝑓𝑅 + 𝐻𝑓𝑆 + 𝐻𝑔𝑅 + 𝐻𝑔𝑆</p><p>𝐻𝑚𝑎𝑛 = 2,494935408 + 0,4262334423 + 45,20 + 2,80</p><p>𝐻𝑚𝑎𝑛 = 50,92116885 mca</p><p>Onde: 𝐻man = altura manométrica total (mca); 𝐻𝑓R = perda de carga total recalque (mca);</p><p>𝐻𝑓S = perda de carga total na sucção (mca); 𝐻𝑔R = altura geométrica do recalque (mca);</p><p>𝐻𝑔S = altura geométrica de sucção (mca).</p><p>6 CÁLCULO DA POTÊNCIA DO SISTEMA MOTOBOMBA (POT)</p><p>Parâmetros de projeto</p><p>Peso específico da água = 1.000,00 kgf/m³</p><p>Vazão de projeto = 41,19 l/s</p><p>Altura manométrica = 50,92116885 mca</p><p>Rendimento da bomba = 80% (adotado pelo projetista)</p><p>Rendimento do motor = 78% (adotado pelo projetista)</p><p>A potência do sistema motobomba será obtida conforme a equação:</p><p>𝑃𝑜𝑡𝐶𝐴𝐿 =</p><p>𝛾 ∗ 𝑄 ∗ 𝐻𝑀𝐴𝑁</p><p>75 ∗ 𝜂𝑏 ∗ 𝜂𝑚</p><p>∗ 𝐹𝑠</p><p>13</p><p>Onde: PotCAL = potência calculada do sistema motobomba (cv); Q = vazão de projeto (m³/s);</p><p>𝐻man = altura manométrica total (mca); 𝜂b = rendimento da bomba (decimal); 𝜂m = rendimento</p><p>do motor (decimal); 𝐹S = fator de segurança, conforme Tabela 10.</p><p>Tabela 10 - Fator de segurança para sistema motobomba.</p><p>Potência calculada (cv) Fator de folga – Fs (%)</p><p>até 2 cv 50%</p><p>de 2 cv a 5 cv 30%</p><p>de 5 cv a 10 cv 20%</p><p>de 10 cv a 20 cv 15%</p><p>acima de 20 cv 10%</p><p>Fonte: Azevedo Netto, 2017.</p><p>𝑃𝑜𝑡𝐶𝐴𝐿 =</p><p>1.000 ∗ 0,04119 ∗ 50,92116885</p><p>75 ∗ 0,80 ∗ 0,78</p><p>∗ 𝐹𝑠</p><p>𝑃𝑜𝑡𝐶𝐴𝐿 = 44,82 𝑐𝑣 ∗ 𝐹𝑠</p><p>Como a potência calculada é acima de 20 cv, o Fs é de 1,10, ou seja, mais 10% no valor</p><p>da potência calculada.</p><p>𝑃𝑜𝑡𝐶𝐴𝐿+𝐹𝑠 = 44,82 ∗ 1,10</p><p>𝑃𝑜𝑡𝐶𝐴𝐿+𝐹𝑠 = 49,30 𝑐𝑣</p><p>Portanto, será adotada uma bomba com potência comercial de 50 cv. Como o sistema</p><p>estará operando em associação em paralelo, com 3 bombas associadas, para atender uma</p><p>demanda de 123,56 l/s, serão adotadas 3 bombas com potência comercial de 50 cv, totalizando</p><p>uma potência associada de 150 cv. Além disso, é prevista uma bomba reserva para caso ocorra</p><p>algum problema com as bombas, de mesma potência comercial das bombas principais, ou seja,</p><p>50 cv.</p>