Dimensionamento de sistema de bombamento simples

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Ministério da Educação 
Secretaria de Educação Profissional 
e Tecnológica 
 
 
 
 
 
 
 
AUGUSTO CÉSAR DE JESUS CARVALHO MOTA 
BEATRIZ LEAL TAMANDARÉ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MEMORIAL DE DIMENSIONAMENTO DE BOMBA 
HIDRÁULICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
EUNÁPOLIS-BA 
2017 
 
 
 
AUGUSTO CÉSAR DE JESUS CARVALHO MOTA 
BEATRIZ LEAL TAMANDARÉ 
 
 
 
 
 
 
 
MEMORIAL DE DIMENSIONAMENTO DE BOMBA 
HIDRÁULICA 
 
 
 
 
 
Memorial de dimensionamento de 
bomba hidráulica apresentado a 
disciplina de Hidráulica do curso de 
engenharia civil do Instituto Federal 
de Educação, Ciência e Tecnologia 
da Bahia – IFBA, como requisito de 
avaliação. 
 
 
 
 
 
EUNÁPOLIS-BA 
2017 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
1. INTRODUÇÃO ............................................................................................. 4 
2. CARACTERIZAÇÃO DO EMPREENDIMENTO .......................................... 4 
3. DETERMINAÇÃO DA VAZÃO DE SERVIÇO .............................................. 5 
4. CÁLCULO DOS DIÂMETROS ..................................................................... 6 
5. DETERMINAÇÃO DA ALTURA MANOMÉTRICA DA INSTALAÇÃO ......... 7 
6. CAVITAÇÃO: CALCULO NPSH .................................................................. 9 
7. ESCOLHA DAS BOMBAS ......................................................................... 10 
8. CONSIDERAÇÕES FINAIS ....................................................................... 11 
9. LISTA DE MATERIAIS A SER ADQUIRIDOS ........................................... 12 
10. REFERÊNCIAS BIBLIOGÁFICAS .......................................................... 12 
ANEXOS .......................................................................................................... 13 
 
 
4 
 
1. INTRODUÇÃO 
O abastecimento de água possui etapas sob o aspecto sanitário e 
econômico, que evolvem desde a captação nos corpos hídricos, passando pelo 
tratamento até ao local de distribuição/armazenamento destinado. Para que a 
água seja transportada a cada uma destas etapas, ela precisa de energia. 
Tanto elétrica, através da pressurização dos sistemas de bombeamento e 
recalque, quanto potencial, através das diferenças de nível entre os pontos de 
abastecimento. 
Para que o transporte aconteça e atenda às necessidades demandadas 
no projeto, deve-se dimensionar o sistema de bombeamento de água. Este é 
um serviço constituído por um conjunto de tubulações, acessórios especiais e 
bombas hidráulicas, necessários para transportar uma determinada vazão de 
uma fonte de fornecimento situada em uma cota inferior para o destino com 
cota superior. 
O principal objetivo de um dimensionamento é caracterizar um sistema 
que apresente o maior rendimento possível dentro das circunstâncias pré-
estabelecidas. Para isso, a análise dos fatores que cercam esse tipo de projeto, 
devem ser devidamente considerados para que não ocorram falhas 
indesejadas, como a cavitação, por exemplo, no decorrer do funcionamento do 
sistema. 
Dentro deste contexto, o presente trabalho visa descrever o roteiro de 
dimensionamento de um sistema de bombeamento em ferro fundido, destinado 
a alimentar o reservatório de um empreendimento fictício que irá irrigar um 
cultivo de alimento orgânicos da empresa Conceição, baseado nos estudos do 
perfil altimétrico e fórmulas matemáticas, retirando informações de literaturas e 
catálogos de fabricantes. 
2. CARACTERIZAÇÃO DO EMPREENDIMENTO 
O empreendimento a que se destina o pedido de dimensionamento do 
sistema de bombeamento, objetiva oferecer irrigação ao plantio de alimentos 
orgânicos da empresa Conceição, que se localiza no distrito de Arraial D’Ajuda, 
no extremo sul da Bahia. As informações fornecidas para determinar as 
condições de dimensionamento são: 
5 
 
 Curso d’água: Rio Buranhém; 
 Altitude do leito do rio: 204,8 𝑚; 
 Profundidade do rio: 4,98 𝑚; 
 Lâmina bruta de irrigação: 6,00 𝑚𝑚/𝑑𝑖𝑎; 
 Área irrigada: 7,0 ℎ𝑎; 
 Jornada de trabalho da bomba: 16ℎ/𝑑𝑖𝑎. 
3. DETERMINAÇÃO DA VAZÃO DE SERVIÇO 
A vazão utilizada para dimensionar o sistema de bombeamento depende 
do consumo de água diário da instalação e jornada de trabalho da bomba em 
funcionamento. Segundo os dados fornecidos pela empresa Conceição, a 
vazão de demanda será obtida da seguinte forma: 
𝑄𝐷 = 𝐿𝐵𝐼 × 𝐴𝑖 = (6,0 𝑚𝑚/𝑑𝑖𝑎) × (10
𝑚3
ℎ𝑎
) × 7ℎ𝑎 → 𝑄𝐷 = 420,00 𝑚
3/𝑑𝑖𝑎 
Onde: 
𝑄𝐷 → Vazão de demanda; 
𝐿𝐵𝐼 → Lâmina bruta de irrigação; 
𝐴𝑖 → Área irrigada. 
Conforme a caracterização do empreendimento, o sistema de 
bombeamento deve permanecer em funcionamento por um período de 16ℎ/
𝑑𝑖𝑎. A partir disso, a vazão de projeto será: 
𝑄𝑃 = 𝑄𝐷 ×
24
𝑡𝑢
= (420
𝑚3
𝑑𝑖𝑎
) ×
24ℎ
16ℎ
→ 𝑄𝑃 = 7,2917𝐿/𝑠 
Onde: 
 
𝑄𝑃 → Vazão de projeto; 
𝑡𝑢 → Horas diárias de funcionamento da bomba. 
A partir desses cálculos obtém-se a tabela 1 com os valores de vazão 
que irão dar encaminhamento ao projeto. 
6 
 
Tabela 1: Valores de vazão. 
Vazão de demanda 420, 00 𝑚3/𝑑𝑖 
Vazão de projeto 7,29 𝐿/𝑠 
 
4. CÁLCULO DOS DIÂMETROS 
Consoante com a NBR 5626/1998, a fórmula abaixo é recomendada 
para funcionamento intermitente ou não contínuo para encontrar os diâmetros 
de sucção (𝐷𝑆) e recalque (𝐷𝑅) da tubulação. 
𝐷 = 1,3 × √
𝑇
24
× 
4
√𝑄𝑃 
Onde: 
𝐷 → Diâmetro; 
𝑇 → Período de funcionamento da bomba; 
𝑄𝑃 → Vazão de projeto. 
𝐷 = 1,3 × √
16
24
× 
4
√7,2917 × 10−3 → 𝐷 = 0,10031 𝑚 
Comumente os valores de cálculo encontrados pela fórmula da ABNT 
não igualam-se com um diâmetro comercial, daí aconselha-se adotar um 
diâmetro imediatamente superior para a tubulação de sucção e imediatamente 
inferior para a tubulação de recalque. Como o valor do diâmetro encontrado é 
comercialmente disponível, adotar-se-á o mesmo diâmetro para ambas as 
tubulações, conforme representado na tabela 2. 
Escolhido o diâmetro, deve-se submetê-lo ao cálculo das velocidades 
(apresentadas na tabela 2), para verificação das velocidades econômicas 
recomendáveis, que devem atender as seguintes sugestões: 
 Velocidade econômica recomendável de sucção < 2,0 𝑚/
𝑠; 
7 
 
 Velocidade econômica recomendável de Recalque 
< 2,5 𝑚/𝑠; 
𝑣 =
4 × 𝑄𝑃
𝜋 × 𝐷2
 
Onde: 
𝑣 → Velocidade; 
𝑄𝑃 → Vazão de projeto; 
𝐷 → Diâmetro da tubulação. 
𝑣 =
4 × 7,2917 × 10−3
𝜋 × 0,1002
→ 𝑣 = 0,92840 𝑚/𝑠 
Tabela 2: Diâmetro e velocidade das tubulações 
Diâmetro 
Calculado 
(𝑚) 
Diâmetro 
de Sucção 
adotado 
(𝑚𝑚) 
Diâmetro de 
Recalque 
adotado 
(𝑚𝑚) 
Velocidade 
de Sucção 
(𝑚/𝑠) 
Velocidade 
de Recalque 
(𝑚/𝑠) 
0,10031 100 100 0,92840 0,92840 
 
5. DETERMINAÇÃO DA ALTURA MANOMÉTRICA DA INSTALAÇÃO 
Dado o perfil altimétrico do terreno disponibilizado pela empresa 
contratante, foi possível traçar o sistema de bombeamento. A partir disso é 
possível identificar as altitudes de sucção (𝐻𝑆) e recalque (𝐻𝑅), os 
comprimentos reais das tubulações de sucção (𝐿𝑆) e de recalque (𝐿𝑅), assim 
como a quantidade de peças especiais utilizadas. 
Como os comprimentos das tubulações e o número de peças especiais, 
consulta-se um catálogo de um fornecedor para obter o comprimento 
equivalente de cada peça (tabela 3) e as perdas de carga são calculadas a 
partir do diâmetro escolhido. 
8 
 
Tabela 3:Comprimentos equivalentes das peças especiais 
Item Acessório Quantidade 
Comprimento 
Equivalente 
Unitário (𝑚) 
Comprimento 
EquivalenteTotal (𝑚) 
A Válvula de Pé de crivo 1 23,000 23,000 
B Curva de 90° 2 1,600 3,200 
C Registro de Gaveta 1 0,700 0,700 
D Redução excêntrica 1 0,900 0,900 
E 
Válvula de Retenção 
horizontal 
1 6,400 6,400 
F Curva de 45° 22 0,700 15,400 
G Ampliação concêntrica 1 0,900 0,900 
H Saída de canalização 1 4,000 4,000 
 
A partir disso o cálculo da perda de carga foi-se realizado pelo método 
dos comprimentos equivalentes, das respectivas peças especiais (tabela 4). 
𝐿𝑇 = 𝐿𝑆 + 𝐿𝑅 
Onde: 
𝐿𝑇 → Comprimento total; 
𝐿𝑆 → Comprimento total de sucção real; 
𝐿𝑅 → Comprimento total de recalque real. 
𝐿𝑇 = (8,153 + 530,287)𝑚 → 𝐿𝑇 = 538,44 𝑚 
Tabela 4: Comprimentos da tubulação 
Comprimento total equivalente 𝐿′ (𝑚) 54,200 
Comprimento total de sucção real 𝐿𝑆 (𝑚) 8,153 
Comprimento total de recalque real 𝐿𝑅 (𝑚) 530,287 
Comprimento total 𝐿 (𝑚) 592,940 
 
A altura manométrica (𝐻𝑀) total do sistema de bombeamento depende 
do desnível existente entre os níveis da captura e a chegada da água ao 
reservatório, somado as perdas de carga correspondentes a sucção (ℎ𝑓𝑆) e 
recalque (ℎ𝑓𝑅). 
𝐻𝑀 = 𝐻𝑆 + 𝐻𝑅 + ℎ𝑓𝑡 
9 
 
As perdas de carga foram calculadas segundo a fórmula da ABNT 
utilizando 𝐶 = 130 para tubulação nova de ferro fundido e estão representadas 
na tabela 6. 
ℎ𝑓 = 10,643 ×
𝐿
𝐷4,87
× (
𝑄
𝐶
)
1,85
 
Cálculo da perda de carga de sucção: 
ℎ𝑓𝑆 = 10,643 ×
40,053
0,1004,87
× (
7,2917 × 10−3
130
)
1,85
 
Cálculo a perda de carga de recalque: 
ℎ𝑓𝑆 = 10,643 ×
530,297
0,1004,87
× (
7,2917 × 10−3
130
)
1,85
 
Cálculo da perda de carga total: 
ℎ𝑓𝑡 = ℎ𝑓𝑆 + ℎ𝑓𝑅 = (0,432 + 5,966)𝑚. 𝑐. 𝑎 
Tabela 5:Alturas e perdas de carga 
𝐻𝑆 (𝑚) 2,794 
𝐻𝑅 (𝑚) 75,129 
ℎ𝑓𝑆 (𝑚) 0,432 
ℎ𝑓𝑅 (𝑚) 5,966 
ℎ𝑓𝑡(𝑚) 6,398 
𝐻𝑀 (𝑚) 84,320 
6. CAVITAÇÃO: CALCULO NPSH 
A cavitação é fenômeno de formação e destruição de bolsas de ar no 
interior da bomba, que ocorre em regiões de baixa pressão do sistema de 
bombeamento no decorrer do processo, ou seja, na canalização de sucção. 
Essas bolhas de vapor de água implodem quando chega a locais de maior 
pressão, acarretando na liberação de energia que é absorvida pelo rotor ou 
palhetas da bomba. Esse fenômeno provoca muitos danos à bomba e para que 
isso não aconteça, deve-se analisar o NPSH (Net Positive Succion Head) 
disponível e requerido. O NPSH disponível (𝑁𝑃𝑆𝐻𝑑) refere-se à “carga 
energética líquida e disponível na instalação” para permitir a sucção do fluido. 
Considerando a temperatura de 30°𝐶, o 𝑁𝑃𝑆𝐻𝑑 é calculado através da equação 
expressa abaixo: 
10 
 
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. 
Calculado com os seguintes valores: 
𝑁𝑃𝑆𝐻𝑑 = (10 − 0,0012 ∗ 212,574) − (2,794 + 0,429 + 0,432) 
𝑁𝑃𝑆𝐻𝑑 = 6,091 𝑚. 𝑐. 𝑎 
O NPSH requerido (𝑁𝑃𝑆𝐻𝑟) é fornecido através de catálogos dos 
fabricantes, o qual depende da bomba, suas características construtivas e do 
líquido bombeado. Para que se evite a cavitação deve-se atender a condição 
abaixo, onde a energia disponível na instalação para sucção deve ser maior 
que a energia requerida pela bomba, caso contrário, haverá cavitação em 
decorrência de uma sucção deficiente. 
𝑁𝑃𝑆𝐻𝑑
𝑁𝑃𝑆𝐻𝑟
≥ 1,15 
7. ESCOLHA DAS BOMBAS 
Com o auxílio dos catálogos de alguns fabricantes (anexos 1, 2 e 3), 
selecionaram-se três bombas para análise das curvas características de 
rendimento e NPSH requerido de cada uma. Os valores encontrados servirão 
para verificar se irá ocorrer o fenômeno de cavitação ou não. A bomba a ser 
selecionada, deve ser aquela ideal para o sistema, conforme os parâmetros de 
vazão de projeto 𝑄𝑃 = 7,2917 𝐿/𝑠, altura manométrica (𝐻𝑀 = 84,32 𝑚. 𝑐. 𝑎) e 
NPSH. Dessa forma, apresenta-se a tabela 6. 
11 
 
 
Tabela 6:Características das bombas 
Bomba 
Fabricante 
do 
Catálogo 
rpm Modelo 
𝑁𝑃𝑆𝐻𝑟 
(𝑚. 𝑐. 𝑎) 
Rendimento 
(%) 
B1 KSB 3500 32 − 250 2,8 42,5 
B2 INAP 3500 𝐸𝐶 2,8 52 
B2 DANCOR 3500 𝑃𝑎𝑑𝑟ã𝑜 105 − 50 2,6 43 
 
8. CONSIDERAÇÕES FINAIS 
Analisando a condição para existência de cavitação do sistema, 
elaborou-se a tabela 7. 
Tabela 7: Relação 𝑁𝑃𝑆𝐻𝑑/𝑁𝑃𝑆𝐻𝑟 de cada bomba 
Bomba 𝑁𝑃𝑆𝐻𝑑/𝑁𝑃𝑆𝐻𝑟 
B1 2,329 
B2 2,329 
B3 2,509 
 
Como todas as relações 𝑁𝑃𝑆𝐻𝑑/𝑁𝑃𝑆𝐻𝑟 > 1,15 atendem os requisitos 
para inexistência de cavitação, todas permitem a segurança e confiabilidade 
desse sistema referente a esse parâmetro. 
Entretanto, adotar-se-á, para o sistema em questão, a bomba B2, 
Modelo 𝐸𝐶, com 3500 𝑟𝑝𝑚 e rotor 𝜙220 15 𝐸𝐶 fornecido pelo catálogo do 
fabricante INAP, por possuir o maior rendimento dentre todas, sendo também a 
mais econômica. 
Conforme selecionada a bomba, a potência instalada no sistema é 
calculada conforme a seguinte fórmula: 
𝑃𝑜𝑡𝑖 =
(𝛾 × 𝑄𝑃 × 𝐻𝑀)
75 × 𝜂
 
Onde: 
𝑃𝑜𝑡𝑖 → Potência instalada no sistema; 
𝛾 → Peso específico da água; 
12 
 
𝑄𝑃 → Vazão de projeto; 
𝐻𝑀 → Altura manométrica; 
𝜂 → Rendimento da bomba. 
Logo a potência requerida no sistema será: 
𝑃𝑜𝑡𝑖 =
(1000𝑘𝑔𝑓/𝑚3 × 7,2917 × 10−3𝑚3/𝑠 × 84,320 𝑚. 𝑐. 𝑎)
75 × 0,52
 
𝑃𝑜𝑡𝑖 = 11,60 𝑘𝑊 
9. LISTA DE MATERIAIS A SER ADQUIRIDOS 
Segue a lista de matérias que devem ser adquiridos pela empresa 
Conceição para a construção do sistema de bombeamento dimensionado por 
esse memorial. 
Item Quantidade 
Ampliação concêntrica 1 𝑢𝑛 
Curva de 45° 22 𝑢𝑛 
Curva de 90° 2 𝑢𝑛 
Redução excêntrica 1 𝑢𝑛 
Registro de Gaveta 1 𝑢𝑛 
Válvula de Pé de crivo 1 𝑢𝑛 
Válvula de Retenção horizontal 1 𝑢𝑛 
Tubulação de 𝐹𝑒𝐹𝑜 com 4" 540 𝑚 
Bomba modelo 𝐸𝐶, 3500 𝑟𝑝𝑚 e rotor 
𝜙220 15 𝐸𝐶 do fabricante INAP 
1 𝑢𝑛 
 
10. REFERÊNCIAS BIBLIOGÁFICAS 
[1] AZEVEDO NETTO, J.M. & ALVAREZ, G.A. “Manual de 
Hidráulica”. Editor Edgard Blucher, São Paulo, 8ª edição, 2000; 
[2] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 
5626/1998: Projeto de redes coletoras de esgoto sanitário — 
procedimento. Rio de Janeiro, 1986. 7 p. 
[3] Manual de curvas características KSB- Bomba centrífuga com 
corpo espiral dividido radialmente; 
[4] Catálogo geral de produtos DANCOR- 60Hz; 
[5] Manual de curvas características para bombas INAP. 
13 
 
ANEXOS 
 
Anexo 1 
14 
 
 
Anexo 2 
15 
 
 
Anexo 3