Instalações de Recalque

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Instalação de Recalque 9-1
9 INSTALAÇÃO DE RECALQUE 
9.1 Conceitos gerais 
Sistema de recalque é o conjunto de tubulações, acessórios, bombas e motores 
necessários para transportar uma certa vazão de líquido de um reservatório inferior R1 na 
cota Z1, para outro superior R2, na cota Z2 > Z1. 
- 
- Figura 9.1 – Esquema de um sistema de recalque. 
- Um sistema de recalque é composto, em geral, de três partes: 
a) Tubulação de sucção, que é constituída pela canalização que liga o reservatório 
inferior à bomba, incluindo os acessórios necessários como válvula de pé com crivo, 
registro, curvas, redução excêntrica, etc. 
b) Conjunto elevatório , que é constituído por uma ou mais bombas e respectivos 
motores; 
c) Tubulação de recalque, que é constituída pela canalização que liga a bomba ao 
reservatório superior, incluindo registros, válvula de retenção, curvas, etc. 
9.2 Altura manométrica 
Figura 9.2 
Instalação de Recalque 9-2
Altura manométrica ou altura total de elevação é a carga que a bomba deve fornecer 
para que o líquido seja transportado de R1 para R2. A altura manométrica é expressa pela 
equação abaixo: 
Hm = H0 + åDH (9.1) 
onde: H0 – altura geométrica total; 
 åDH – somatório das perdas de carga na sucção e recalque. 
9.3 Dimensionamento econômico da tubulação 
Para bombeamento de 24 horas, pode-se utilizar a Fórmula de Bresse, expressa por:: 
QKD = (9.2) 
onde: 
K = f(custo material, mão-de-obra, operação e manutenção do sistema, local, tempo). 
K = 0,9 a 1,3 (valores adotados para pré-dimensionamento). 
D é o diâmetro em em m e Q é a vazão em m3/s 
Nem sempre há necessidade de o sistema funcionar continuamente, basta que se 
recalque o volume necessário de reservação, para consumo diário, em uma fração do dia. 
É o caso do abastecimento de um prédio de apartamento, em que o aporte de água para 
consumo é feito durante um certo número de horas por dia. Para estes casos, o 
dimensionamento da tubulação de recalque é feita pela fórmula de Forchheimer, 
representada pela seguinte equação: 
QX,D ××= 431 (9.3) 
onde: Q = vazão (m3/s); 
 D = diâmetro (m); 
 X = relação entre o número de horas de funcionamento diário do conjunto 
 elevatório e 24 horas. 
9.4 Ponto de funcionamento 
·· Curva característica de uma bomba 
- É a representação gráfica das funções que relacionam os diversos parâmetros 
envolvidos em funcionamento de uma bomba. Esta curva é obtida através de ensaios. 
- Nos catálogos fornecidos pelos fabricantes de bombas, são apresentados, em geral, 
três parâmetros em função da vazão: altura manométrica, H = f(Q), potência 
necessária, Pot = f(Q), e rendimento, h = f(Q). 
- Altura manométrica: 
 
Instalação de Recalque 9-3
 
 
 Figura 9.3 
g
Vp
zH SSSS 2
2
++=
g
 (9.4) 
g
Vp
zH RRRR
2
2
++=
g
 (9.5) 
HR – HS = Hm (9.6) 
·· Curva característica de instalação 
- A curva característica de instalação pode ser representada pela seguinte equação: 
2
0 QHHm ×+= a (9.7) 
onde Ho é o desnível topográfico (altura geométrica) entre os reservatórios e a.Q2 
engloba todas as perdas de carga, localizadas e distribuídas, nas canalizações de sucção e 
recalque. 
åå +××=D l
g
V
D
L
fH ret
2
2
 (9.8) 
g
V
D
L
fH
2
2
××=Då (9.9) 
onde L = Lret + åLeq 
2
52
28
Q
Dg
QLf
H ×=
××
×××
=Då ap (9.10) 
Figura 9.4 
 Para cada vazão, o Hm que o 
 sistema exige da bomba 
0
10
20
30
40
0 20 40 60 80 100
Q (l/s)
H
m
 (
m
)
Instalação de Recalque 9-4
·· Ponto de funcionamento 
- Normalmente a solução é obtida por via gráfica sobrepondo-se a curva característica 
de instalação à curva característica da bomba. O ponto de cruzamento é chamado de 
ponto de operação ou ponto de funcionamento. 
 Figura 9.5 
9.5 Potências envolvidas 
 P1 PB N 
 Líquido Bomba Motor 
P1 = g.Hm .Q (Kgf.m/s) Þ potência que o líquido recebe da bomba = potência 
hidráulica que a bomba fornece ao líquido. 
B
BP
P
h=1 Þ rendimento da bomba. 
PB Þ potência da bomba. 
B
m
B
HQ
P
h
g ××
= ÷
ø
ö
ç
è
æ ×
s
m
Kgf ou 
B
m
B
HQ
P
h
g
×
××
=
75
 (CV ou HP) 
MN
P
h= Þ rendimento do motor 
N Þ potência do motor. 
)(
75
HP
HQ
N
MB
m
hh
g
××
××
= ou )(
36,175
KW
HQ
N
MB
m
×××
××
=
hh
g
 
)(
102
KW
HQ
N m
h
g
×
××
= 
h = hB ´ hM = rendimento global. 
 
Instalação de Recalque 9-5
9.6 Verificação da Cavitação em bombas 
·· Fenômeno 
Quando um líquido em escoamento, em uma determinada temperatura, passa por 
uma região de baixa pressão, chegando a atingir o nível correspondente à sua pressão de 
vapor, formam-se bolhas que provocam a diminuição da massa específica do líquido. 
Estas bolhas arrastadas no seio do escoamento atingem a região em que a pressão 
reinante é bem maior. Esta brusca variação de pressão provoca o colapso das bolhas por 
um processo de implosão. Este processo de criação e colapso das bolhas é chamado de 
cavitação. O desaparecimento destas bolhas ocorrendo junto à parede das tubulações ou 
rotores provoca um processo destrutivo de erosão do material. A cavitação, uma vez 
estabelecida em uma instalação de recalque, acarreta queda de rendimento da bomba, 
ruídos, vibrações e erosão, o que pode levar até o colapso do equipamento. 
 Figura 9.6 
·· NPSH (“Net Positive Suction Head”) disponível -NPSHd 
(Carga líquida na sucção em termos de pressão absoluta) 
É uma característica da instalação, definida como a energia que o líquido possui em 
um ponto imediatamente antes do flange de sucção da bomba, acima da sua pressão de 
vapor. É a disponibilidade de energia que faz com que o líquido consiga alcançar as pás 
do rotor. 
O NPSHd pode ser expresso pela seguinte equação: 
 S
va
d HZ
pp
NPSH D---=
gg
 (9.11) 
onde: 
g
ap - pressão atmosférica local em m.c.a.; 
g
vp - pressão de vapor do líquido em m.c.a.; 
Z – altura estática de sucção; 
DHs – somatório de todas as perdas de carga até a entrada da bomba. 
Instalação de Recalque 9-6
Figura 9.7 
- Se a bomba estiver afogada, ou seja, se seu eixo estiver abaixo do nível d’água do 
reservatório inferior, a expressão de NPSH disponível fica: 
- 
S
va
d HZ
pp
NPSH D-+-=
gg
 (9.12) 
 
 Figura 9.8 
·· NPSH requerido 
É uma característica da bomba, fornecida pelo fabricante, definida como a energia 
requerida pelo líquido para chegar, a partir do flange de sucção e vencendo as perdas de 
carga dentro da bomba, ao ponto onde ganhará energia e será recalcado. 
O NPSH requerido depende dos elementos de projeto da bomba, diâmetro do rotor, 
rotação específica, sendo em geral fornecido pelo fabricante através de uma curva em 
função da vazão. Tal curva pode ser visualizadana figura 9.7 abaixo. 
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
6,5
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Vazão ( l / s )
N
P
S
H
re
qu
er
id
o 
(m
)
Figura 9.9 
·· Condição de não-cavitação 
Para que não ocorra cavitação em bombas, a seguinte condição deve ser satisfeita: 
NPSHdisp > NPSHreq 
Instalação de Recalque 9-7
·· Determinação da máxima altura estática de sucção 
Impondo no caso limite que NPSHdisp = NPSHreq tem-se: 
Sreq
va HNPSH
pp
Z D---=
ggmax
 (9.13) 
9.7 Seleção de bombas 
Em geral a escolha é feita utilizando-se os catálogos dos fabricantes. Para os 
principais tipo de bombas, fixada uma determinada rotação, os catálogos apresentam os 
mosaicos de utilização, que são gráficos de altura manométrica contra vazão, em uma 
determinada unidade (m3/h, l/s, m 3/s), em que é mostrada a faixa de utilização (H e Q) de 
cada tipo de bomba. 
Cada bomba da série é referenciada no mosaico por um código com dois números. 
O primeiro representa o diâmetro nominal do flange de recalque (mm) e o segundo, o 
diâmetro nominal do rotor (mm). (figura 9.10) 
Em geral, os fabricantes apresentam, para cada bomba da série, curvas 
características para diversos diâmetros de rotor (na mesma carcaça da bomba podem-se 
instalar rotores de diversos tamanhos). (figura 9.11) 
Uma vez conhecida a vazão necessária e a altura manométrica, e escolhida a 
velocidade de rotação, o mosaico permite a pré-seleção da bomba pelo código. A escolha 
definitiva, com a determinação do diâmetro do rotor, rendimento no ponto de 
funcionamento, potência necessária e outros dados de interesse, é feita pela consulta, no 
catálogo, ao diagrama em colina relativo à bomba pré-escolhida. 
 
Figura 9.10 – Diagrama de escamas. 
Instalação de Recalque 9-8
 
Figura 9.11 – curvas características para diversos diâmetros de rotor. 
9.9 Associação de bombas 
As bombas podem ser associadas em paralelo e em série. 
Duas ou mais bombas em paralelo tem suas vazões somadas, para uma mesma 
altura manométrica e duas ou mais em série tem as suas alturas manométricas somadas 
para a mesma vazão. 
As associações em paralelo são muito comuns quando se pretende ampliar uma 
estação elevatória ao longo do tempo, acrescentando bombas. 
A associação em série é feita nos casos de altura manométrica muito grande. Existe 
no mercado bombas com mais de um rotor dispostos em série. São as bombas de múltiplo 
estágio. Nas figuras 9.12 a 9.14, apresentam-se alguns exemplos de associação de 
bombas. 
 
Figura 9.12 – Três bombas de igual curva característica em paralelo. 
Instalação de Recalque 9-9
 
Figura 9.13 – Duas bombas em paralelo, com curvas características diferentes. 
 
Figura 9.14 – Duas bombas em série com igual curva característica.