Projecto de um sistema de bombagem para abastecimento de agua potavel

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Líonde, Junho de 2016 
 
 
 
 
Instituto Superior Politécnico de Gaza 
Divisão da Agricultura 
Engenharia Hidráulica Agrícola e Água Rural 
 
Maquinas Hidráulicas 
2º Ano 
I Semestre 
Tema: 
Projecto de um sistema de bombagem para abastecimento de agua potavel á vila de Lionde 
e campus do ISPG 
Discentes: Código Docente: 
Jhone Gabriel Ernesto 2015512 Engº: Lateiro de Souza 
João Valter Daniel 2015519 
Aires Macie 2015501 
Morcilio João Valoi 2014519 
Graciano Madime 2014508 
Projecto de um sistema de bombagem para abastecimento de agua potavel á vila de lionde e campus do ISPG 
Elaborado por: Ernesto; Valoi; Madime; Valter &Daniel 0 
 
 
Índice 
1. Introdução ........................................................................................................................................... 1 
1.1. Objectivos ..................................................................................................................................... 2 
1.1.1. Geral ...................................................................................................................................... 2 
1.1.2. Específicos ............................................................................................................................ 2 
2. Revisão bibliográfica .......................................................................................................................... 3 
3. Metodologia ......................................................................................................................................... 5 
3.1. Dimensionamento do sistema de bombagem ................................................................................ 6 
3.2. Calculo dos diâmetros de sucção e recalque da Bomba 1 ............................................................. 9 
3.2.1. Diâmetro de Recalque e Sucção ............................................................................................ 9 
3.2.2. Altura Manométrica ............................................................................................................ 10 
3.2.3. Selecção da bomba .............................................................................................................. 14 
3.3. Dimensionamento da bomba 2 .................................................................................................... 15 
3.3.1. Diâmetros de sucção e recalque .......................................................................................... 15 
3.3.2. Altura manometrica............................................................................................................. 15 
4. Conclusão ........................................................................................................................................... 20 
5. Bibliografia ........................................................................................................................................ 21 
6. Anexo .................................................................................................................................................. 22 
 
 
 
Projecto de um sistema de bombagem para abastecimento de agua potavel á vila de lionde e campus do ISPG 
Elaborado por: Ernesto; Valoi; Madime; Valter &Daniel 1 
 
1. Introdução 
O ISPG é uma instituição que esta localizada na localidade de Lionde (8km da vila), a 15km da 
cidade de Chókwè e que desenvolve suas actividades em parceria com a população local, 
procurando integrar esta comunidade, desenvolvimento a vila assim como nas actividades desta 
(ISPG). Esta instituição tem como objectivo formar técnicos superiores com qualidade e 
excelência. 
Os benefícios do ISPG na comunidade local têm feito várias realizações como a montagens de 
tanques piscícolas e atribuição de alvinhos a comunidade de Lionde e na agricultura fez um canal 
que irá beneficiar a comunidade de Lionde para irrigação dos seus campos sendo que o projecto 
tem como foco seleccionar a bomba para abastecimento de água na vila de lionde no ISPG. 
Segundo Paiva denominam-se máquinas hidráulicas, máquinas através das quais se escoam 
fluídos, a fim de transformar energia. São máquinas que trabalham fornecendo ou modificando a 
energia do líquido em escoamento, portanto bomba é um tipo delas. 
Bombas hidráulicas são Máquinas Hidráulicas Operatrizes, isto é, máquinas que recebem energia 
Potencial (força motriz de um motor ou turbina), e transformam parte desta potência em energia 
cinética (movimento) e energia de pressão (força), cedendo estas duas energias ao fluído 
bombeado, de forma a recirculá-lo ou transportá-lo de um ponto a outro (SCHNEIDER E CIA 
LTDA, 2006). 
A selecção da bomba tem como importância de satisfazer a demanda do caudal do projecto em 
pressão do fluido necessário sem no entanto desperdiçar recursos (sejam financeiros como 
relacionados com a gestão de espaço). 
Para atender as necessidades de consumo da população, o sistema de abastecimento deve ser 
completo, desde a captação, armazenamento, estação de tratamento de água (ETA), elevatório e 
rede de distribuição. Contudo, o foco de abordagem deste trabalho é dimensionar o sistema 
completo de bombagem para o abastecimento de água potável. 
 
 
 
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Elaborado por: Ernesto; Valoi; Madime; Valter &Daniel 2 
 
 
1.1. Objectivos 
1.1.1. Geral 
 Projectar um sistema completo de bombagem para abastecimento à vila de Lionde e ao 
campus de ISPG; 
1.1.2. Específicos 
 Fazer a previsão da população ao ano horizonte; 
 Identificar as necessidades de água para a vila do Lionde e o campus do ISPG; 
 Calcular altura manométrica de instalação; 
 Seleccionar a bomba. 
 
 
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2. Revisão bibliográfica 
Segundo Neto et all (2009), para o dimensionamento das condutas de recalque em bombas que 
funcionam apenas algumas horas por dia, e necessário que se use a fórmula de Forcheimer: 
 
 
 √ , na qual: 
X 
 
 
 
Azevedo Neto defende que o rendimento das máquinas até curto tempo pode variar com a 
potência, por motivos construtivos sendo mais elevada para as grandes máquinas. 
Ainda com o conhecimento defendido com o Azevedo notou-se que o reservatório elevado, por 
medidas económicas usa-se o dimensionamento na base de 
 
 
 do volume distribuido em 24horas, 
e também no facto de existencia de reservatorios elevados e enterrados, a capacidade total deverá 
corresponder a 
 
 
 do volume distribuido em 24h. 
Segundo SCHNEIDER E CIA LTDA (2006) considera-se os seguintes elementos para o estudo 
da bomba: 
ALTURA DE SUCÇÃO (AS) - Desnível geométrico (altura em metros), entre o nível dinâmico 
da captação e o bocal (eixo) de sucção da bomba. OBS.: Em bombas centrífugas normais, 
instaladas ao nível do mar e com fluido bombeado a temperatura ambiente, esta altura não pode 
exceder 8 metros de coluna de água (8 m.c.a.). 
 
ALTURA DE RECALQUE (AR) - Desnível geométrico (altura em metros), entre o bocal de 
sucção da bomba e o ponto de maior elevação do fluido até o destino final da instalação 
(reservatório, etc.). 
 
ALTURA MANOMÉTRICA TOTAL (AMT) - Altura total exigida pelo sistema, a qual a 
bomba deverá ceder energia suficiente ao fluido para vencê-la. Leva-se em consideração os 
desníveis geométricos de sucção e recalque e as perdas de carga por atrito em conexões e 
tubulações.AMT = Altura Sucção + Altura Recalque + Perdas de Carga Totais ( *) 
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( *) Perdas em Tubulações/Conexões e Acessórios 
Unidades mais comuns: mca, Kgf/cm² , Lb/Pol² Onde: 1 Kgf/cm² = 10 mca = 14,22 Lb/Pol² 
 
PERDA DE CARGA NAS TUBULAÇÕES - Atrito exercido na parede interna do tubo quando 
da passagem do fluído pelo seu interior. É mensurada obtendo-se, através de coeficientes, um 
valor percentual sobre o comprimento total da tubulação, em função do diâmetro interno da 
tubulação e da vazão desejada. 
 
PERDA DE CARGA LOCALIZADA NAS CONEXÕES - Atrito exercido na parede interna 
das conexões, registros, válvulas, dentre outros, quando da passagem do fluído. É mensurada 
obtendo-se, através de coeficientes, um comprimento equivalente em metros de tubulação, 
definido em função do diâmetro nominal e do material da conexão. 
 
COMPRIMENTO DA TUBULAÇÃO DE SUCÇÃO - Extensão linear em metros de tubo 
utilizados na instalação, desde o injetor ou válvula de pé até o bocal de entrada da bomba. 
 
COMPRIMENTO DA TUBULAÇÃO DE RECALQUE - Extensão linear em metros de tubo 
utilizados na instalação, desde a saída da bomba até o ponto final da instalação. 
 
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3. Metodologia 
Para o cálculo das necessidades de água da população da vila de Lionde e ao campus do ISPG, 
usou-se as formulas de previsão da população futura, sendo usados o método exponencial e 
aritmético respectivamente. 
Para efeito da selecção da bomba foi necessário em primeiro lugar conhecer a topografia do 
terreno, para uma posterior planificação segura de uma estação elevatória. 
O desenho da estação elevatória teve que levar a cabo a declividade do terreno, isto é, a partir do 
canal até a estação de tratamento de tratamento de água, no decorrer dos estudos desta situação 
percebeu–se que não era possível conduzir o caudal adequado por gravidade, sendo necessário 
criar um reservatório enterrado, a escassos metros do canal, para em seguida efectuar-se uma 
instalação da bomba que irá conduzir a quantidade esperada até a estação de tratamento de água, 
em seguida uma elevação da água tratada para a etapa final da rede de distribuição, sendo assim 
o desenho do sistema é composto por duas bombas. 
Para o sucesso deste processo foi necessário o uso do programa google earth (anexo 1), sendo 
que as linhas amarelas delimitam a área, as vermelhas descrevem o percurso da linha de sucção e 
recalque evidenciando o ponto de instalação da bomba, o ponto de captação e o ponto de 
instalação da ETA e do reservatório. 
As linhas cor de vinho descrevem as linhas principais, sendo que serão estas em numero de 3, 
uma delas com derivação para os pontos de distribuição 1 e 2, e a outra (3) para a vila de Lionde, 
sendo a ultima linha direccionada para o campus do ISPG. 
Por se tratar de captação de águas superficiais em um manancial em que varia a turbidez da água 
em função dos períodos no ano, a estacão de tratamento (ETA) será convencional, comportando 
a a captação feita no canal principal (canal de Mwachicoloane), a partir de condutas fechadas por 
gravidade até cerca de 300 m do canal, onde sera feita uma caixa de areia. A partir da caixa de 
areia, será o local em que sera dimensionada a bomba com uma distancia ate a ETA de cerca de 
890 m, com 40 m de linha de sucção e 850 linha de recalque. 
A eta vai comportar as unidades de: ajuste de Ph, coagulação, floculação, decantação, filtração, 
desinfecção e correcção de Ph. 
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Depois do tratamento, a água será armazenada em dois reservatórios (enterrado e elevado). 
Sendo que o reservatório elevado terá capacidade de 1/5 do volume total distribuído em 24 horas. 
As linhas de distribuição principais terão comprimento de: 
 193 m a partir da ETA até ao derivação, onde para o primeiro ponto serão mais 223 m e 
para o segundo 762 m; 
 783 m para o terceiro ponto; 
 895 m para o campus do ISPG 
3.1. Dimensionamento do sistema de bombagem 
 
ISPG 
Cálculo da população futura 
Dados colhidos 
Anos 2012 2013 2014 2015 2016 
 
 
 
 
 
 
Estudantes 
e 
funcionários 
839 922 1177 1333 1587 
 
De acordo com os dados colhidos junto a Direcção dos Serviços Sociais (DSS), Recursos 
Humanos (RH) e Direcção dos Serviços Estudantis e Registro Académico (DSERA) no campus 
do ISPG, o método que se adequa á previsão da população futura é o método aritmético. 
Tempo horizonte do projecto (n)=27 anos 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 hab 
Onde 
 – Populacao no tempo horizonte ou populaco futura 
 – Populacao no ano 2012 
 – População no ano 2014 
 – População no ano 2016 
 
Necessidades de água 
De acordo com (citação) o consumo de água diário para escolas com semi internatos (caso do 
Campus do ISPG) é de 100 l/hab/dia. 
 l/hab/dia – Consumo diario 
 hab * l/hab/dia 
 
 
 – Reserva de incendio 
 
 
 
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 − Consumo diário total no campus do ISPG 
 
 
 
Lionde 
A população actual para a vila de Líonde foi estimado em cerca de 1500 famílias. De acordo com 
o Instituto Nacional de Estalactítica (INE) de Moçambique, o número médio de integrantes por 
famílias no meio rural é de 5 membros, e a taxa de crescimento ( ) por ano recomendável para o 
meio rural esta entre 0 – 2,5%. 
 
 
 
 
De acordo com a disponibilidade de dados, o método que mais se adequa é o método do 
crescimento exponencial. 
 
 
 
 
 
 
Necessidades de água 
Para o meio rural o consumo diário de água por pessoa é de (citacao) 
 − Consumo diário 
 * 
 
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 * 
 96015 
 
 
 
 
Consumo diário do projecto 
 
 
 
 
 
 
3.2. Calculo dos diâmetros de sucção e recalque da Bomba 1 
3.2.1. Diâmetro de Recalque e Sucção 
Para o cálculo do diâmetro de recalque usou−se a fórmula de Forchheimer, por tratar−se de 
bombeamento descontínuo (tempo de bombeamento = 14 Horas por dia). 
 
 Horas 
Fórmula de Forchheimer 
 √ 
 
 √ 
 √
 
 
 
 √Projecto de um sistema de bombagem para abastecimento de agua potavel á vila de lionde e campus do ISPG 
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 √
 
 
 
 √ 
 
O diâmetro de recalque será de 150 mm (6”). 
O diâmetro de sucção deve ser o maior diâmetro disponível no mercado. 
Ds = 175mm (7”) 
 
3.2.2. Altura Manométrica 
 ∑ 
 
∑ ∑ ∑ 
∑ ∑ 
 ∑ 
 
 
∑ ∑ 
 ∑ 
 
 
Dados 
 
 
 
 
Acessórios 
C (PVC) = 140 
 
 
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Calculo das perdas de carga de sucção continuas 
∑ ∑ 
 ∑ 
 
 
∑ 
 
 
 
 
∑ 
 
 
 
 
∑ 
 
 
Calculo das perdas de cargas de sucção localizadas 
∑ ∑ 
 ∑ 
 
 
∑ 
 ∑ 
 
 
 
∑ 
 ∑ 
 
 
 
∑ 
∑ 
 ∑ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
∑ 
 ∑ 
 
 
 
∑ 
 
 
 
 
 
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Calculo das perdas de carga de sucção 
∑ ∑ 
 ∑ 
 
 
 ∑ 
∑ 
 
Calculo das perdas de carga de recalque continuas 
∑ ∑ 
 ∑ 
 
 
∑ 
 
 
 
 
∑ 
 
 
 
 
∑ 
 
 
Calculo das perdas de carga de recalque localizadas 
∑ ∑ 
 ∑ 
 
 
∑ 
 ∑ 
 
 
 
∑ 
∑ 
∑ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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∑ 
 ∑ 
 
 
 
∑ 
 
 
 
 
∑ 
 
 Calculo das perdas de carga de recalque 
∑ ∑ 
 ∑ 
 
 
∑ 
∑ 
Calculo das perdas de cargas totais 
∑ ∑ ∑ 
∑ 
 ∑ 
Cálculo da altura geométrica total 
 
 
 
Cálculo da altura manométrica 
 ∑ 
 
 
 
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Cálculo da potência da bomba 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 cv 
3.2.3. Selecção da bomba 
 A bomba seleccionada é a bomba KSB Meganorm 080-050-160 
Numero de rotações por minuto de 1 750 rpm 
Com rendimento acima de 75% 
Diâmetro do rotor 150 mm 
NPSH 
 
 
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3.3. Dimensionamento da bomba 2 
3.3.1. Diâmetros de sucção e recalque 
 √ 
 
 √ 
 √ 
 
 
 
 
 √ 
 
O diâmetro de recalque sera de 100mm (4”) 
O diâmetro de sucção será o maior a seguir disponível no mercado, neste caso sendo de 110mm 
(4.1/2”) 
3.3.2. Altura manometrica 
 ∑ ∑ 
∑ 
∑ ∑ ∑ 
∑ ∑ 
 ∑ 
 
 
∑ ∑ 
 ∑ 
 
 
Somatório das perdas de carga de sucção 
∑ ∑ 
 ∑ 
 
 
Continuas 
∑ 
 
 
 
 
∑ 
 
 
 
 
∑ 
 
 
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Localizadas 
Acessórios 
Redução gradual K = 0.15 
Válvula de pé K = 1.75 
Curva de 90˚ K = 0.40 
∑ 
∑ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
=1.05m/s 
∑ 
 ∑ 
 
 
 
∑ 
 
 
 
 
∑ 
 
∑ ∑ 
 ∑ 
 
 
∑ 
∑ 
 
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Somatório das perdas de carga de recalque 
∑ ∑ 
 ∑ 
 
 
Continuas 
∑ 
 
 
 
 
∑ 
 
 
 
 
∑ 
 
 
Localizadas 
Acessórios 
Válvula de retenção K = 2.5 
Válvula de gaveta aberta K= 0.2 
Curva de 90˚ K = 0.4 
Saída de canalização K = 1 
Manómetro /medidor de venture K = 2.5 
∑ 
∑ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
=1.27m/s 
∑ 
 ∑ 
 
 
 
∑ 
 
 
 
 
∑ 
 
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∑ ∑ 
 ∑ 
 
 
∑ 
∑ 
 
Perdas de cargas totais 
∑ ∑ ∑ 
∑ 
∑ 
 
Somatório das Alturas geométricas 
∑ 
∑ 
∑ 
 
Cálculo da altura manométria 
 ∑ ∑ 
 
 
 
 
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Potência da bomba 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 v 
Selecção da bomba 
De acordo com a vazão e a altura manométrica, recorrendo aos diagramas característicos das 
bombas, a bomba seleccionada e KSB Meganorm 065-040-200 (anexo ) 
Número de rotações por minute e de 1750 
Rendimento acima de 60% 
NPSH acima de 10 
Potencia acima de 6 Kw 
Diâmetro de rotor 209mm 
 
 
 
 
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4. Conclusão 
Durante o percurso deste processo de projecção do sistema de bombagem para o abastecimento 
na região de Lionde e no Instituto Superior Politécnico de Gaza, constatou-se que para a 
elaboraçao de um sistema de recalque deve-se considerar as condiçoes topogrficas do terreno, 
para se saber que tipo de bombas e quantas bombas serao necessarias para se adequar as 
condiçoes encontradas. 
E também concluiu-se que um sistema convencional de tratamento de água é imprescindivel, 
tendo em conta as carracteristicas fisco quimicas e parasitalogicas da água do canal principaldo 
regadio de Chokwe. 
para garantir seguranca e saude, nos consumidores da agua, o primeiro parametro a observar e a 
qualidade dela, e os procedimentos necessarios para o devido tratamento, tendo em conta que a 
qualidade da agua varia em cada manancial. 
Portanto fazendo uma analise, o sistema ira acarretar custos elevados desde a parte de captaçao 
ate a distribuiçao, fazendo com que a recuperaçao do custo seja a longo prazo. 
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5. Bibliografia 
FERRAZ, F. (2010). Manual de Hidraulica basica. Bahia: Instituto Federal De Educaçao, Ciencia e 
Tecnologia. 
Minísterio da Administração Estatal - República de Moçambique. (2005). Perfil do Distrito de Mabalane - 
Província de Gaza. Minísterio da Administração Estatal . 
Netto, A., Fernandez y Fernandez, M., Araujo, A., & Araujo, R. (1998). Manual de Hidraulica. (8, Ed.) Sao 
Paulo: 2009. 
RODRIGUES, B. G. (2013). ESTUDO DE CONCEPÇÃO PARA AMPLIAÇÃO DO SUBSISTEMA EBAT 
BALNEÁRIOS . FLORIANÓPOLIS. 
Santos, T. J. (s.d.). ALGEBRA LINEAR. Faculdade de Tecnologias e Ciencias . 
 
 
 
 
 
 
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Elaborado por: Ernesto; Valter; Macie; Valoi & Madime 22 
 
6. Anexo 
 Anexo 1: Mapa e esboço da área em estudo e suas linhas de Sucção, recalque e de distribuição 
 
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Anexo 2: rendimento dos motores 
 
 
 
Anexo 3: rendimento das bombas centrifugas 
 
 
 
Anexo 4: HP das bombas em função das Alturas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Anexo 5: valores de Coeficiente de C de Hazen Wiliams 
 
 
 
 
 
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