Aula 4 Instalação elevatória

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INSTALAÇÃO HIDRÁULICA 
Instalação Elevatória
Prof. Marcelo Benetti correa da Silva
Instalação elevatória
A instalação elevatória é um sistema que tem por função 
transportar água de um ponto para outro de uma canalização ou 
rede de canalizações, tanto no plano vertical do reservatório 
inferior para o superior, por exemplo, como no horizontal;
É constituído de:
• Grupo motor-bomba;
• Canalização de sucção;
• Canalização de recalque;
Grupo motor-bomba
A bomba é uma máquina que recebe 
trabalho mecânico de um motor, através 
de um eixo ligado ao seu rotor, que 
transforma em energia hidráulica, capaz 
de deslocar um líquido de um ponto a 
outro da canalização, vencendo as 
resistências que se apresentam no 
percurso;
Grupo motor-bomba
A função do motor (de qualquer motor!!!!) é de, 
simplesmente, girar um eixo;
É necessário o emprego de dois grupos motor-bomba, 
ficando um de reserva para atender eventuais 
emergências;
Geralmente o motor é elétrico e a bomba tipo centrífuga;
Grupo motor-bomba
Os grupos motor-bomba devem funcionar 
alternadamente em períodos de 30 dias para 
que o desgaste seja uniforme e, também, evitar 
o ‘emperramento’ por falta de uso;
Os grupos motor-bomba devem ser instalados 
em local conveniente, próximos ao reservatório 
inferior, exceto em cima, escolhidos de forma 
que:
Grupo motor-bomba
Tenha área mínima de 1m2 para cada 
grupo motor-bomba, dependendo do 
porte do conjunto;
Seja fechado, por porta tipo 
veneziana, em metal;
Canalização de sucção
É a canalização que conduz a água do 
reservatório inferior até a bomba
• Quando o reservatório inferior é 
compartimentado terá canalizações de sucção 
independentes de tal forma que cada 
compartimento é capaz de alimentar sozinho a 
bomba;
• A bomba pode estar instalada ‘abaixo’ ou 
‘acima’ do nível do reservatório;
Canalização de sucção
Quando está abaixo é denominada ‘afogada’ ou de 
‘sucção positiva’ – é a situação mais recomendada;
Quando está acima é denominada ‘sucção negativa’ ou 
‘aspirante’ – a canalização de sucção deve ter válvula 
de pé com crivo, para que fique sempre com água em 
seu interior, evitando-se a ‘escorva’ da bomba; 
Canalização de sucção
Canalização de recalque
É a canalização que conduz a água da 
bomba até o reservatório superior;
É dotada de válvula de retenção e de 
registro de gaveta;
• A válvula de retenção visa proteger a bomba de 
excesso de pressão, do efeito do golpe de aríete e da 
possibilidade da mesma girar em sentido contrário; 
Canalização de recalque
É a canalização que conduz a água da 
bomba até o reservatório superior;
É dotada de válvula de retenção e de 
registro de gaveta;
• O registro de gaveta tem a função de 
possibilitar a manutenção e regular a vazão; 
Altura Manométrica
A altura manométrica total é igual a soma das alturas manométricas de 
sucção e recalque;
Na realidade, a altura manométrica é uma altura teórica que deve ser 
calculada;
O grupo motor-bomba deve fornecer energia necessária à água para que 
ela vença o desnível entre o reservatório inferior e o superior, isto é, a 
diferença geométrica entre os dois reservatórios mais as perdas de cargas 
interpostas no percurso; 
Teorema de Bernouilli
Sabemos da hidráulica, pelo 
trinômio de Bernouilli, em qualquer 
escoamento, a soma das energias de 
posição, de pressão e cinética é uma 
constante entre dois pontos 1 e 2 da 
tubulação, mais a perda de carga
Teorema de Bernouilli
Z1 + p1/γ + v12/2g = Z2 + p2/γ + v22/2g + J (perda de carga)
Se aplicarmos o Teorema de Bernouilli, considerando o ponto 1 na bomba e o 
ponto 2 no RS, teremos:
Z1 = 0
Z2 = altura do RS
p1 = p2
v2 = 0
v1
2/2g = desprezível para cálculos usuais
Altura Manométrica
Hman = Hestática + Hperdas
Hman = Hs + Js + Hr + Js
Altura Manométrica
Hs - Altura geométrica de sucção, que corresponde ao desnível
entre o eixo da bomba e o nível de água no RI na pior
situação (sem água). Pode ser positiva ou negativa, depende
da bomba estar afogada ou não
Js - Perda de carga na sucção
Hr - Altura geométrica de recalque que corresponde ao desnível
entre o eixo da bomba e o eixo da canalização de saída do
líquido no RS
Jr - Perda de carga no recalque
Dimensionamento do sistema
Vazão;
Diâmetro da canalização de recalque;
Diâmetro da canalização de sucção;
Perdas de cargas nas canalizações;
Altura manométrica total;
Seleção do grupo motor-bomba;
Dimensionamento da canalização de 
recalque
• A NBR 5626/98 recomenda a utilização
da fórmula de Forchheimmer para o
dimensionamento da canalização de
recalque em instalações prediais
Dr = 1,3*(Q)1/2*(X)1/4
Dr – diâmetro nominal da canalização de recalque, em ‘m’
Q – vazão da bomba, em ‘m3/s
X – t/24h, sendo ‘t’ o número de horas de funcionamento da bomba em
um dia (normalmente 4 ou 5 horas)
Dimensionamento da canalização de 
sucção
Para o diâmetro da canalização 
de sucção, geralmente, se adota 
o diâmetro comercial 
imediatamente superior ao 
diâmetro calculado para a 
canalização de recalque
Exercício
2,80
Esquema vertical Esquema em Planta Baixa
Projeto e dimensionamento de uma 
instalação de recalque:
Dados:
• Consumo diário de água potável : Cd = 14000 L/dia
• Número de horas de funcionamento das bombas : 
nhf = 5 h/dia (Máximo 6,66 h/dia)
1) Cálculo da vazão de recalque (Qr):
Qr = Cd / (nhf x 3600) = 14000 / ( 5 x 3600) = 0,78 L/s
2) Dimensionamento da coluna de recalque (CR) e linha de 
sucção (LS):
DiCR = 1,3 x Qr ½ x X ¼ 
Sendo:
DiCR = Diâmetro interno da coluna de recalque em m;
DeCR = Diâmetro externo da coluna de recalque em m;
Qr = vazão de recalque em m3/s = 0,78 / 1000 = 0,00078 m3/s 
X = número de horas de funcionamento das bombas a cada 24 horas
X = nhf / 24 = 5 / 24 = 0,208
DiCR = 1,3 x 0,00078 ½ x 0,208 ¼ = 0,0245 m 
Para PVC: DiCR = 25 mm e DeCR = 32 mm
Diâmetro da linha de sucão (DiLS) : 1 diâmetro superior ao da coluna de recalque 
DiLS = 32 mm (interno) e DeLS = 40 mm (externo)
3) Dimensionamento do grupo motor-bomba:
Para dimensionar o grupo motor-bomba, é necessário definir 3 
variáveis:
P : Potência do grupo motor-bomba em CV;
Qr :Vazão de recalque em L/s, Já calculada � Qr = 0,78 L/s.
Hm : Altura manométrica da bomba em metros.
Hm = Hg + Hp
Onde:
Hg = desnível geométrico entre o fundo do reservatório inferior e 
nível da entrada de água no reservatório superior;
Hp = Perda de carga total.
Hp = HpLS + HpCR
Onde:
HpLS = perda de carga na tubulação de sucção;
HpCR = perda de carga na tubulação de recalque.
3.1) Determinação da altura manométrica.
a) Cálculo da altura geométrica. 
Hg = 2,10 + 3 + 2,7 x 5 + (3,10 – 0,70) 
Hg = 21,00 m (ver desenho).
b) Cálculo da perda de carga na sucção.
HpLS = LtotalLS * JLS
LtotalLS = LrealLS+ LequivalenteLS
b.1) Cálculo do comprimento real na sucção
LrealLS = 0,4 + 1,5 + 1,4 = 3,3 m (ver desenho) 
b.2) Cálculo do comprimento equivalente na linha de 
sucção (PVC DNi 32 mm – Tabela 6 – NBR 5626)
b.3) Comprimento total
LtotalLS = 3,3 + 14,1 = 17,8 m
Peça Quantidade Lequivalente Total
Entrada de borda 1 1 0,6 0,6
Registro gaveta 2 0,4 0,8
Tê bilateral 2 4,6 9,2
Joelho 90o 1 2,0 2,0
Tê p/direta 1 1,5 1,5
Total 14,1
b.4) Cálculo da perda de carga unitária na sucção.
• Pelo nomograma da Figura 3 da NBR 5626 (PVC)
Diâmetro 32mm = 1 ¼” 
Vazão = 0,78 L/s
JLS = 0,042 m/m
• Pela Fórmula de Fair-Whipple-Hsiao
b.5) Cálculo da perda de carga total na sucção
HpLS = (LrealLS + LequivalenteLS) * JLS
HpLS = (3,30 + 14,10) * 0,042 = 0,73 m.
c) Cálculo da perda de carga no recalque.
HpCR = LtotalCR * JCR
LtotalCR = (LrealCR + LequivalenteCR)c.1) Cálculo do comprimento real na coluna de recalque
LrealCR = 2,10 + 3,00 +2,70 x 5 + 3,10 + 1,4 + 0,5 
LrealCR = 23,60 m (ver desenho) 
’
C.2) Cálculo do comprimento equivalente na coluna de recalque
(PVC DN 25 mm – Tabela 6 – NBR 5626)
c.3) Comprimento total
LtotalCR = 23,60 + 13,70 = 37,30 m
Peça Quantidade Lequivalente Total
Válvula de retenção
Tipo pesado
1 5,8 5,8
Registro gaveta 2 0,3 0,6
Tê bilateral 1 3,1 3,1
Joelho 90o 1 1,5 1,5
Saída de tubulação 1 1,3 1,3
Joelho 45o 1 1,4 1,4
Total 13,7
c.4) Cálculo da perda de carga unitária na coluna de 
recalque.
• Pelo nomograma da Figura 3 da NBR 5626 (PVC)
Diâmetro 25mm = 1” 
Vazão = 0,78 L/s
JCR = 0,14 m/m
• Pela Fórmula de Fair-Whipple-Hsiao
c.5) Cálculo da perda de carga total na coluna de recalque
HpCR = (LrealCR+ LequivalenteCR) * JCR
HpCR = (23,60 + 13,70) * 0,14 = 5,22 m.
d) Cálculo da perda de carga total
Hp = HpLS + HpCR
Hp = 0,73 m + 5,22 m = 5,95 m
e) Altura manométrica da bomba
Hm = Hg + Hp
Hm = 21,00 m + 5,95 m = 26,95 m
3.2) Determinação da potência do grupo motor-bomba
P =( Fs x Qr x Hm ) / (75 * η)
Onde:
Fs = fator de segurança;
Qr = vazão de recalque em L/s;
Hm = altura manométrica em metros;
η = rendimento do grupo motor-bomba. 
Adota-se η=0,50;
75 = fator de conversão de unidades;
P = potência em HP ou CV. 
Adota-se: Fs = 1,20 para potência até 5 HP ou CV
Fs = 1,15 para potência maior que 5 HP ou CV
Substituindo-se:
P = ( 1,20 x 0,78 x 26,95 ) / ( 75 x 0,5) = 0,64 HP
Potências de bomba encontradas no mercado: 
½ HP, ¾ HP, 1HP, 1 ½ HP, 2 HP, 3HP, 5HP, 7HP, ...
Adota-se a potência imediatamente superior a 0,64 HP 
� P = 3/4 HP