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Plan1 PROJETO DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA DE SÃO PEDRO DATA: 1/22/03 MUNICÍPIO: GARANHUNS 3.0 - MEMÓRIA DE CÁLCULO 3.1 - DADOS BÁSICOS Números de domicílios: 250 Taxa percapita de consumo: 100 l/hab/dia Números de habitantes por domicílio: 5.0 hab./domicílio População atual do projeto: 1250 habitantes Taxa de crescimento anual: 3.00 % ao ano Período de alcance do projeto: 16 anos Pf = Po x ( 1 + n )^t => Pf = 2006 habitantes População futura do projeto: 2006 habitantes Coeficientes de reforço: .Máximo diário (k1): 1.20 .Máximo horário (k2): 1.50 3.2 - DETERMINAÇÃO DAS DEMANDAS Horas de bombeamento diário: 24 horas a) Vazão média: Qm = (Pop.f x q) / (3600 x h) => Qm = 2.32 l/s b) Vazão máxima diária: Qmd = (Pop.f x q) /( 3600 x h) x K1 => Qmd = 2.79 l/s c) Vazão máxima horária: Qmh = (Pop.f x q) /( 3600 x h) x K1 x K2 =>Qmh = 4.18 l/s 3.3 - DIMENSIONAMENTO DA ESTAÇÃO ELEVATÓRIA DE ÁGUA BRUTA Taxa de lavagem dos filtros: 5.00 % Vazão de recalque: 2.93 l/s => 10.53 m³/h => 0.0029252461 m³/s Comprimento da adutora de água bruta: 720.00 m Cota de entrada no stand pipe: 111.03 m Cota no eixo da bomba: 89.00 m Altura geométrica de recalque: 22.03 m Material da adutora de água bruta: PVC PB DEFOFO JE PN 60 Diâmetro econômico: Fórmula de bresse: Fórmula da ABNT - NB - 92/65 dt = 1,2 x (Q)^0,5 => dt = 1,3 x (h/24)^0,25 x (Q)^0,5 => dt = 0.0649 mm dt = 0.0000 mm dt = 0.0649 mm Adotamos a tubulação com o diâmetro nominal 100 mm Perda de carga principal na adutora de água bruta Fórmula universal: Viscosidade cinemática da água: v = * 0.000001011 m/s² Temperatura: 20 º c Coeficiente de rugosidade: k = 0.06 mm Para PVC com L < 1000 m DE = 118.00 mm e = 2.70 mm Di = 112.60 mm => 0.11260 m S = 0.009958 m² Nr = * 32,718 REGIME TURBULENTO V = 0.29 m/s f = 0.024486 Para diâmetro interno de 112.60 mm => J1 = * 0.000956 m/m hj1 = $0.69 m Para mangote flexível com diâmetro nominal de 50 mm Fórmula universal: Comprimento do mangote: 10.00 m Material da tubulação: Mangote flexível de plástico Viscosidade cinemática da água: v = * 0.000001011 m/s² Temperatura: 20 º c Coeficiente de rugosidade: k = 0.06 mm Para PVC com L < 1000 m DE = 57.00 mm e = 3.50 mm Di = 50.00 mm => 0.05000 m S = 0.001963 m² Nr = * 73,680 REGIME TURBULENTO V = 1.49 m/s f = 0.023654 Para diâmetro interno de 50.00 mm => J2 = * 0.053519 m/m hj2 = $0.54 m htp = $1.22 m Perda de carga localizada na adutora de água bruta a) ligaçao de pressão DE = 60.30 mm e = 3.00 mm Di = 54.30 mm => 0.05430 m S = 0.002316 m² V = 1.26 m/s PEÇA QUANT. K K Ampliação gradual 2 0.15 0.3 Válvula de retenção 1 2.5 2.5 Curva 90º 1 0.9 0.9 Curva 45º 0 0 0 Registro de gaveta 1 0.2 0.2 TOTAL 3.9 hj3 = K x (V)^2 / (2 x g) => hj3= 0.32 m b) na tubulação principal DE = 118.00 mm e = 2.70 mm Di = 112.60 mm => 0.11260 m S = 0.009958 m² V = 0.29 m/s PEÇA QUANT. K K Ampliação gradual 0 0 0 Redução gradual 0 0 0 Curva 90º 0 0 0 Curva 45º 0 0 0 Curva 22º30' 0 0 0 Curva 11º15' 0 0 0 Junção 0 0 0 Entrada de canalização 0 0 0 Tê de derivação 0 0 0 TOTAL 0 hj4 = K x (V)^2 / (2 x g) => hj4= 0.00 m htl = $0.32 m 3.4 - DIMENSIONAMENTO DA SUCÇÃO Vazão de recalque: 2.93 l/s => 10.53 m³/h => 0.0029252461 m³/s Comprimento da sucção: 2.00 m Cota do eixo da bomba: 89.00 m Cota do nível mínimo da água: 88.50 m Altura geométrica de sucção: 0.50 m Material da adutora de água bruta: tubulaçao de ferro galvanizado Adotamos a tubulação com o diâmetro nominal 100 mm Perda de carga principal na adutora de água bruta Fórmula universal: Viscosidade cinemática da água: v = * 0.000001011 m/s² Temperatura: 20 º c Coeficiente de rugosidade: k = 0.10 mm Para FERRO GALVANIZADO com L < 1000 m DE = 114.30 mm e = 3.75 mm Di = 106.80 mm => 0.10680 m S = 0.008958 m² Nr = * 34,495 REGIME TURBULENTO V = 0.33 m/s f = 0.025346 Para diâmetro interno de 106.80 mm => J1 = * 0.001290 m/m hj5 = * 0.0026 m Perda de carga localizada na sucção DE = 114.30 mm e = 3.75 mm Di = 106.80 mm => 0.10680 m S = 0.008958 m² V = 0.33 m/s PEÇA QUANT. K K Ampliação gradual 2 0.15 0.3 Curva 90º 1 0.9 0.9 Curva 45º 0 0 0 Vávula de pé c/crivo 1 0.75 0.75 TOTAL 1.95 hj6 = K x (V)^2 / (2 x g) => hj6= 0.01 m 4.0 - DIMENSIONAMENTO DO CONJUNTO MOTOBOMBA 4.1 - Determinação da altura manométrica Hmt = Hg + Hs + hpt + hpl + hj5 + hj6 => Hmt = * 24.08 m.c.a 4.2 - Determinação da potência no eixo da bomba Para um rendimento da bomba de 52.50 %. Altura manométrica adotada 25.00 m.c.a Pb = (Q x Hmt) / (2,7 x n) => Pb = 1.86 cv 4.3 - Determinação da potência no eixo do motor f = 1.50 Pm = Pb x f => Pm = 2.79 cv Pmadotado = 4.00 cv 4.4 - Determinação do NPSH disponível NPSHrequerido = 2.80 m Altitude local: 447.00 m => Po = 9.84 m Temperatura média: 30º C => Pv = 0.43 m NPSH disponível = Po - (Pv + hfs + Hs) => NPSH disponível = 8.90 :. NPSHdisponível > NPSHrequerido =====> OK 4.5 - bomba selecionada Marca: KSB Modelo: MEGANORM BLOC 32.125.1 Rotor: 122 mm Rotação: 3500 RPM Rendimento: 52.50 % Nº de estagios: 1 Tipo: monobloco monoestágio Vazão: 10.53 Altura manométrica: 25.00 Potência do motor: 4.00 Elétrica monofásica - 60 Hz - 220 volts Diâmetro de recalque: 2" Diâmetro de sucção: 11/4" 5.0 - CÁLCULO DO GOLPE DE ARÍETE (MÉTODO DA COMPESA) 5.1 - Determinação da celeridade Para PVC K = 18.00 a = 9900 / (48,3 + K x D/e)^0,5 => a = 350.24 m/s 5.2 - Determinação da constante da linha de recalque 2@ = (a x V) / (g x Hg) => 2@ = 0.48 5.3 - Determinação do momento de inércia do conjunto elevatório Pm = 4.00 cv => 2.94 Kw N = $2.06 polos WR² = 49,7 x (Pmcv/RPM)^1,435 + 0,0015 x (PmKw)^1,4 x (N)^0,75 => WR² = * 0.014665 Kgf.m² 5.4 - Determinação da constante do conjunto elevatório Número de bombas trabalhando simultaneamente (N): 1.00 K1 = (445.772 x Hg x Q) / (N x WR² x n x (RPM)^2) => K1 = 0.304579 5.5 - Determinação do período da canalização T = (2 x L) / a => T = 4.11 seg K1 x T = 1.25 2@ = 0.48 Com esses dois parametros, entrando-se nos graficos de Ben Donsk, teremos em quatro pontos de referência da adutora as seguintes expressões: Na bomba: H = 22.03 x 0.70 :. H = 15.42 m A 1/4 da bomba: H = 22.03 x 0.63 :. H = 13.88 m A 1/2 da bomba: H = 22.03 x 0.58 :. H = 12.78 m A 3/4 da bomba: H = 22.03 x 0.42 :. H = 9.25 m 5.6 - Determinação da sobrepressão na bomba Ho = 22.03 + 15.42 :. Ho = 37.45 m 5.7 - Determinação da subpressão na bomba Na bomba: Ho = 22.03 - 15.42 :. H = 6.61 m A 1/4 da bomba: Ho = 22.03 - 13.88 :. H = 8.15 m A 1/2 da bomba: Ho = 22.03 - 12.78 :. H = 9.25 m A 3/4 da bomba: Ho = 22.03 - 9.25 :. H = 12.78 m 5.8 - Determinação da linha piezométrica da pressão máxima Na bomba: L = 0.00 m 111.03 + 15.42 = 126.45 m 5.9 - Determinação das linha piezométricas das pressões mínimas Na bomba: L = 0.00 m Ho = 111.03 - 15.42 :. H = 95.61 m A 1/4 da bomba: L = 180 m Ho = 111.03 - 13.88 :. H = 97.15 m A 1/2 da bomba: L = 360 m Ho = 111.03 - 12.78 :. H = 98.25 m A 3/4 da bomba: L = 540 m Ho = 111.03 - 9.25 :. H = 101.78 m 5.10 - Determinação da linha piezométrica dinâmica Lpdin = 112.57 m Conclusão: Podemos observar na prancha ads linhas de pressões, que não haverá separação da coluna líquida nem formação de vácuo absoluto ao longo da adutora, não havendo portanto, necessidade de proteção da linha contra os efeitos do golpe de aríete. 6.0 - CÁLCULO DO GOLPE DE ARÍETE (MÉTODO SIMPLIFICADO) 6.1 - Determinação da celeridade Para PVC => K = 18.00 a = 9900 / (48,3 + K x D/e)^0,5 => a = 350.24 m/s 6.2 - Determinação do tempo de fechamento da válvula de retenção Hmt/L = 0.03 ='> C = 1.00 (valor tabelado) L = 720.00 ='> K = 2.00 (valor tabelado) t = C + (K x L x v) / (g x Hmt) => t = 1.73 seg 6.3 - Determinação do período da canalização T = (2 x L) / a => T = 4.11 seg Como T > t, a manobra é considerada rápida, utilizamos à fórmula de Allievi, para a determinação do golpe de aríete ho = (a x V) / g => ho = 10.49 m 6.4 - Determinação da sobrepressão Ho = Hg + ho => Ho = 32.52 m 6.5 - Determinação da sobrepressão Ho = Hg + ho => Ho = 11.54 m 6.6 - Determinação da linha piezométrica da sobrepressão Lpsob = cota est. + ho => Lpsob = 121.52 m 6.7 - Determinação da linha piezométrica da subpressão L1 = 303 m L2 = 417 m Lpsub = cota est. - ho => Lpsub = 100.54 m L = 720 m Como T < t, a manobra é considerada lenta, utilizamos à fórmula de Michaud, para a determinação do golpe de aríete ho = (2 x L x V) / (g x T) => ho = 0.00 m 6.4 - Determinação da sobrepressão Ho = Hg + ho => Ho = 0.00 m 6.5 - Determinação da sobrepressão Ho = Hg + ho => Ho = 0.00 m 6.6 - Determinação da linha piezométrica da sobrepressão Lpsob = cota est. + ho => Lpsob = 0.00 m 6.7 - Determinação da linha piezométrica da subpressão Lpsub = cota est. - ho => Lpsub = 0.00 m 7.0 - ADUTORA DE GRAVIDADE DE ÁGUA BRUTA 7.1 - Trecho com um diâmetro 7.1.1 - Trecho stand pipe - câmara de carga (ETA) Vazão de recalque: 2.93 l/s => 10.53 m³/h => 0.0029252461 m³/s Comprimento da adutora: 4754.00 m Cota do NA mín no stand pipe : 108.73 m Cota do NA máx na câmara: 96.93 m Carga disponível (Hg): 11.80 m Material da adutora de água bruta: PVC PB DEFOFO JE PN 60 DN 100 mm Adotamos a tubulação com o diâmetro nominal 100 mm Perda de carga principal na adutora de água bruta de gravidade Fórmula universal: Viscosidade cinemática da água: v = * 0.000001011 m/s² Temperatura: 20 º c Coeficiente de rugosidade: k = 0.06 mm Para PVC com L > 1000 m DE = 118.00 mm e = 2.70 mm Di = 112.60 mm => 0.11260 m S = 0.009958 m² Nr = * 32,718 REGIME TURBULENTO V = 0.29 m/s f = 0.024486 Para diâmetro interno de 112.60 mm => J1 = * 0.000956 m/m hf = * 4.55 m Portanto, para o diâmetro adotado, a carga disponível de 13,54 metros é suficiente para venver a perda de carga de 3,80 metros. 7.2 - Trecho com dois diâmetros 7.2.1 - Trecho stand pipe - câmara de carga (ETA) Vazão de recalque: 2.93 l/s => 10.53 m³/h => 0.0029252461 m³/s Comprimento da adutora: 7286.00 m Cota do NA mín no stand pipe : 74.92 m Cota do NA máx na câmara: 61.38 m Carga disponível (Hg): 13.54 m Material da adutora de água bruta: PVC PB DEFOFO JE PN 80 e 60 DN 100 mm Adotamos a tubulação com o diâmetro nominal 0 mm Perda de carga principal na adutora de água bruta de gravidade Fórmula universal: Viscosidade cinemática da água: v = * 0.000001011 m/s² Temperatura: 20 º c Coeficiente de rugosidade: k = 0.12 mm Para PVC com L > 1000 m DE = 170.00 mm e = 3.90 mm Di = 0.00 mm => 0.00000 m S = 0.000000 m² Nr = 0.0 REGIME LAMINAR V = 0.00 m/s f = 0.000000 Para diâmetro interno de 0.00 mm => J1 = 0.0 m/m Adotamos a tubulação com o diâmetro nominal 100 mm Perda de carga principal na adutora de água bruta de gravidade Fórmula universal: Viscosidade cinemática da água: v = * 0.000001011 m/s² Temperatura: 20 º c Coeficiente de rugosidade: k = 0.12 mm Para PVC com L > 1000 m DE = 118.00 mm e = 3.10 mm Di = 0.00 mm => 0.00000 m S = 0.000000 m² Nr = 0.0 REGIME LAMINAR V = 0.00 m/s f = 0.000000 Para diâmetro interno de 0.00 mm => J2 = 0.0 m/m L1 + L2 = L => L2 = L - L1 Hg = L1 x J1 + L2 x J2 => Hg = L1 x J1 + (L - L1) x J2 => Hg = L1 x J1 + L x J2 - L1 x J2 => 13.54 = 0.0 + 0.0 L1 => L1= 0.0 m => Ø = 0 mm L2 = 0.0 m => Ø = 0 mm L = 0.0 m TESTE: L1 X J1 = 0.00 m L2 X J2 = 0.00 m Hg = 0.0 m Portanto, para o diâmetro adotado, a carga disponível de 13,54 metros é suficiente para venver a perda de carga de 12,38 metros. 8.0 - RESERVAÇÃO Consumo máximo diário: 241 m³ Capacidade necessária: 80 m³ Capacidade adotada: 80 m³ Características do reservatório: Tipo: apoiado Forma: circular Cota máxima do reservatório: 61.08 m Cota mínima do reservatório: 58.68 m Cota do terreno do reservatório: m Cota do topo do reservatório: m 9.0 - REDE DE DISTRIBUIÇÃO Vazão máxima de distribuição: 4.18 l/s Extensão total da rede: 3450 m Trecho que não distribui: 282 m Dsitribuição em um lado da rua: 1570 m Distribuição nos dois lados da rua: 1598 m Coeficiente linear de vazão (CLV): 0.001754 l/s x m Vide planilha de cálculo hidráulico em anexo da rede de distribuição.
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