aula 8 bombas e elevadores 2018 I

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PROJETO ELÉTRICO 
 
AULA 8 – BOMBAS E ELEVADORES 
Diego Berlezi Ramos 
Instalações Elétricas – 2018/I 
SUMÁRIO 
• Introdução 
• População em um edifício; 
 
• Sistema de motor-bomba para 
elevação de água; 
 
• Elevadores 
INTRODUÇÃO 
População de um edifício 
• Para o estudo da potência de motor-bomba em edifícios 
residenciais ou comerciais e para o dimensionamento dos 
elevadores 
• É necessário uma análise do quantitativo de pessoas no edifício. 
 
• Esta estimativa pode ser baseada nas seguintes relações 
(NBR-5665): 
a) Escritórios em geral e consultórios: 01 pessoa por 7 m² de sala; 
b) Apartamentos: 
• 1 Dormitório – 2 pessoas 
• 2 Dormitórios – 4 pessoas 
• 3 Dormitórios – 5 Pessoas 
• 4 ou mais – 6 pessoas 
• 1 Dormitório de Serviço – 1 pessoa; 
 
c) Hotéis: 2 pessoas por dormitório; 
d) Restaurantes: Uma pessoa por 1,5 m² de refeitório; 
e) Hospitais: 2,5 pessoas por leito; 
f) Escolas: 
• Sala de aula – Uma pessoa por metro quadrado; 
• Administração – 01 pessoa para cada 7 m²; 
g) Garagem: 1,4 pessoas por vaga; 
h) Lojas e centros comerciais: 
• Uma pessoa para cada 4m² de loja. 
• Observações sobre o cálculo da população de uma 
edificação: 
• De acordo com a Lei Municipal No 70: Código De Obras E 
Edificações Do Município De Santa Maria 
• A população de uma edificação deve ser estimada em conformidade 
com a NBR 9077: Saídas de emergência em edifícios. 
• Os valores para esta estimativa encontram-se no Anexo da NBR 9077. 
 
SISTEMA DE MOTOR-BOMBA PARA 
ELEVAÇÃO DE ÁGUA 
• Para o projeto das instalações elétricas prediais 
• Prever a potência da bomba d’água. 
 
• É mostrada aqui uma sugestão de processo para o cálculo do 
sistema; 
 
• Instalações de água e esgoto: 
• Geralmente equipadas com bombas centrífugas acionadas por motores 
elétricos. 
• NBR 5626 – Instalação Predial de Água Fria. 
• Fixa as exigências à maneira e os critérios para projetar as 
instalações prediais de água fria; 
 
• Dimensionamento dos Reservatórios - Inferior e Superior 
• Conforme NBR 5626: 
• A função da caixa d’água é ser um reservatório para 24h de consumo 
(precaução para eventuais faltas de abastecimento público de água) 
• O reservatório inferior deve ser 3/5 e o superior 2/5 do total de consumo para 
esse período. 
• No caso de prédios, ainda deve ser acrescentar de 15 a 20% desse total para reserva 
de incêndio 
• 5.3.3. Vazões no abastecimento de reservatório 
• Nos pontos de suprimento de reservatórios: 
• A vazão de projeto pode ser determinada dividindo-se a capacidade do 
reservatório pelo tempo de enchimento. 
 
• No caso de edifícios com pequenos reservatórios individualizados (caso de 
residências unifamiliares) o tempo de enchimento deve ser menor do que 1 h. 
 
• No caso de grandes reservatórios, o tempo de enchimento pode ser de até 6 
h, dependendo do tipo de edifício. 
• Conjunto elevatório: 
• Deve vencer a diferença de nível entre dois pontos mais as perdas 
de carga em todo o percurso; 
• Perdas por atrito ao longo da canalização e perdas localizadas devido 
às peças especiais 
 
' diferença de nível (inferior e superior)
' perdas na carga
h
h

 
2
mec
elet
motor
H O
mec
bomba
P
P
P
P




Termos Hidráulicos comuns 
• Altura de sucção (𝐴𝑠) 
• Desnível geométrico (em metros) 
• Entre o nível dinâmico da captação e o bocal de sucção da bomba; 
• Obs. Em bombas centrífugas normais, ao nível do mar e a temperatura 
ambiente, 𝐴𝑠 ≤ 8 𝑚𝑐𝑎. 
 
• Altura de recalque (𝐴𝑅) 
• Desnível geométrico (em metros) 
• Entre o bocal de sucção da bomba e o ponto de maior elevação até o 
destino final da instalação (reservatório, etc.). 
 
• ALTURA MANOMÉTRICA TOTAL (AMT) 
• Altura total exigida pelo sistema; 
• A bomba deve ceder energia suficiente ao fluído para vencê-la; 
• Dadas em 𝑚𝑐𝑎, 𝑘𝑔𝑓/𝑐𝑚2, onde 1 𝑘𝑔𝑓/𝑐𝑚2 = 10 𝑚𝑐𝑎; 
• Considera: 
• Desníveis geométricos de sucção e recalque; 
• As perdas de carga por atrito em conexões e tubulações. 
 
𝑨𝑴𝑻 = 𝑨𝒍𝒕𝒖𝒓𝒂 𝑺𝒖𝒄çã𝒐 + 𝑨𝒍𝒕𝒖𝒓𝒂 𝑹𝒆𝒄𝒂𝒍𝒒𝒖𝒆 + 𝑷𝒆𝒓𝒅𝒂𝒔 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒊𝒔∗ 
 
• Perdas totais – perdas tubulações, conexões, acessórios. 
Perdas de carga 
• Nas tubulações 
• Atritos nas paredes internas; 
• Obtidas por meio de coeficientes 
• Valor percentual sobre o comprimento total da tubulação; 
• Função do diâmetro interno e da vazão; 
Perdas de carga 
• Nas conexões 
• Atrito na parede interna das conexões, registros, válvulas, dentre 
outros. 
• Obtidas por meio de coeficientes; 
• Comprimento equivalente, em metros, de tubulação; 
 
• Função do diâmetro nominal e do material da conexão; 
Comprimentos 
• Tubulação de sucção 
• Extensão linear (em 𝑚) de tubos utilizados na instalação 
• Desde o injetor ou válvula de pé até o bocal de entrada da bomba. 
 
• Tubulação de recalque 
• Extensão linear (em 𝑚) de tubo utilizados na instalação 
• Desde a saída da bomba até o ponto final da instalação. 
• Potência do motor do conjunto elevatório: 
 
𝑝 =
𝑑 ⋅ 𝑄 ⋅ 𝐻
75 ⋅ 𝜂
 
 
• Onde: 
• 𝑝 = potência do motor (CV); 
• 𝑑 = densidade do líquido a ser transportado (água ou esgoto: 1.000 𝑘𝑔/
𝑚3); 
• 𝜂 = rendimento da bomba 
• 𝑄 = vazão (
𝑚3
𝑠
) 
 
Potência absorvida (BHP) e rendimento 
(𝜂) das bombas 
• Potência Absorvida – BHP 
• Brake Horse Power; 
• Consumo de Energia da Bomba; 
• Energia para transportar o fluído na vazão desejada, altura 
estabelecida, com o rendimento esperado; 
 
• Função 
• Duas outras potências: 
1. Potência hidráulica ou de elevação (WHP); 
2. Potência útil (PU). 
• Na prática 
 
𝐵𝐻𝑃 𝑜𝑢 𝑃𝑀 =
𝑄 ⋅ 𝐻 ⋅ 0,37
𝜂
 
 
• Onde: 
• 𝐵𝐻𝑃 𝑜𝑢 𝑃𝑀 =Potência motriz absorvida pela bomba (em CV); 
• Q = Vazão desejada, em 𝑚3/ℎ; 
• H = Altura de elevação pretendida, em m.c.a.; 
• 0,37 = Constante para adequação das unidades; 
• 𝜂 = Rendimento esperado da bomba, ou fornecido através da 
curva característica da mesma, em percentual (%). 
Rendimento 
• Hidráulico 
• Acabamento interno do rotor; 
• Carcaça da bomba; 
 
• Volumétrico; 
• Vazamentos externos; 
• Recirculação interna; 
 
• Mecânico; 
• Atrito. 
• Rendimento global 
 
𝜂 =
𝑄⋅ 𝐻⋅ 0,37
𝐵𝐻𝑃
 
 
Relação entre a potência hidráulica e a potência absorvida 
pela bomba! 
• EXEMPLO: 
• Uma bomba operando com 42 𝑚³/ℎ em 100 𝑚𝑐𝑎, apresenta 
na curva característica um rendimento de 57%. Qual a 
potência necessária para acioná-la? Qual o rendimento da 
bomba? 
 
𝑃𝑀 =
𝑄 ⋅ 𝐻 ⋅ 0,37
𝜂
=
42 ⋅ 100 ⋅ 0,37
57
≅ 27,26 ≅ 30𝐶𝑉 
 
• Comercialmente, para uma potência requerida de 27,26 CV, teríamos 
que acoplar à bomba um motor de 30 CV. 
 
• Cálculo do rendimento 
 
𝜂 =
𝑄⋅ 𝐻⋅ 0,37
𝐵𝐻𝑃
=
42⋅100⋅0,37
27,26
= 57% 
 
• A 𝑃𝑀 e 𝜂 de uma bomba são interligadas: 
• Quanto maior a potência necessária para acionar uma bomba, 
menor é o seu rendimento (η), e vice-versa. 
• Caso a bomba precisasse dos 30 CV do motor para 
realizar o trabalho desejado: 
 
𝜂 =
𝑄⋅ 𝐻⋅ 0,37
𝐵𝐻𝑃
=
42⋅100⋅0,37
30
= 51,8% 
 
Perdas de carga (ℎ𝑓) 
• Atrito causado pela resistência da parede interna do tubo 
quando da passagem do fluído; 
 
• Contínuas 
• Movimento da água ao longo da tubulação; 
• Uniforme em qualquer trecho da tubulação;• Para diâmetro constante; 
• Independente da posição do mesmo; 
 
• Verificar: Tabela de perda de carga em tubulações 
• Localizadas 
• Movimento da água nas paredes internas e emendas das 
conexões e acessórios; 
• São maiores nos pontos de mudança de direção do fluxo. 
• Não são uniformes 
• Mesmo que as conexões e acessórios possuam o mesmo diâmetro. 
 
• Verificar: Tabela de perda de carga em acessórios. 
Influências sobre as perdas de cargas 
• Natureza do fluído escoado 
• Peso específico, viscosidade 
• 𝜌á𝑔𝑢𝑎 = 1.000
𝑘𝑔𝑓
𝑚3
; 
 
• Material dos tubos e conexões (PVC, ferro) 
 
• Tempo de uso; 
 
• Dados em tabelas. 
Influências sobre as perdas de cargas 
• Diâmetro da tubulação 
• Área livre de escoamento; 
• Quanto maior a vazão, maior o diâmetro interno; 
• Redução de velocidades; 
• Perdas de cargas; 
 
• De forma simplificada: 
• Fórmula de Bresse 
 
𝐷 = 𝑘 𝑄 
 
• 𝐷 = Diâmetro interno do tubo, em metros; 
• 𝐾 = 0,9 - Coeficiente de custo de investimento x custo operacional. 
Usualmente, aplica-se um valor entre 0,8 e 1,0; 
• 𝑄 = Vazão, em m³/ s; 
 
• Calcula o diâmetro da tubulação de recalque 
• Na prática 
• Para a tubulação de sucção: adota-se um diâmetro comercial 
imediatamente superior 
• Comprimento de tubos; 
 
• Quantidade de conexões e acessórios 
• Quanto maior o comprimento e o número de conexões 
• Maior a perda de carga proporcional; 
Altura manométrica total 
• Pode ser definida como a quantidade de trabalho 
necessário para movimentar um fluído 
• Desde uma determinada posição inicial, até a posição final; 
• Incluindo nesta “carga” o trabalho necessário para vencer o atrito nas 
tubulações por onde desloca-se o fluído. 
 
• Matematicamente: 
• Soma da altura geométrica (diferença de cotas) entre os níveis de 
sucção e descarga do fluído, com as perdas de carga distribuídas 
e localizadas ao longo de todo o sistema (altura estática + altura 
dinâmica). 
• A expressão utilizada para cálculo é: 
 
 
𝐴𝑀𝑇 = 𝐴𝑆 + 𝐴𝑅 + 𝑃𝑒𝑟𝑑𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎𝑠 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑖𝑠 (ℎ𝑓𝑟 
+ ℎ𝑓𝑠) 
• Valores adotados para o cálculo de um sistema elevatório 
• Feitos considerando um consumo médio de utilização. Ex.: 
• Residência: 200 litros/pessoa-dia. 
• Apartamento: 200 litros/pessoa-dia. 
 
 Os dados acima são considerados no consumo diário de instalação 
hidráulica 
 Os reservatórios devem ser dimensionados para: 
 
 Reservatório inferior: 3/5 de volume diário; 
 Reservatório superior: 2/5 de volume diário; 
 
 O tempo de operação do sistema elevatório deve ser de até 6 horas. 
 
• Para suprir as deficiências do abastecimento 
• Armazenar um volume de pelo menos 1 dia de consumo 
• Normalmente reserva de 2 a 3 vezes o consumo diário 
• Além disso: costume reservar água para combate a incêndio. 
 
• Esta reserva é normalmente distribuída entre o reservatório 
superior e inferior. 
 
• RESERVATÓRIO INFERIOR DEVE ARMAZENAR 3/5 DO CONSUMO; 
 
• RESERVATÓRIO SUPERIOR DEVE ARMAZENAR 2/5 DO 
CONSUMO; 
 
• A RESERVA DE INCÊNDIO É ESTIMADA EM 15% A 20% DO 
CONSUMO DIÁRIO. 
 
• Quando o volume dos reservatórios ultrapassar 5.000 L: 
• Prever 2 compartimentos; 
• Cada compartimento deve conter as seguintes tubulações: 
• Alimentação; 
• Saída para o barrilete de água para consumo; 
• Saída para o barrilete de água de incêndio; 
• Extravasor; 
• Limpeza. 
 
INSTALAÇÕES DE RECALQUE 
• Em prédios de ocupação coletiva 
• Conveniente instalar pelo menos 2 conjuntos elevatórios 
• De modo que um deles sempre fique de reserva. 
 
• As normas exigem que a CAPACIDADE HORÁRIA mínima das 
bombas seja de 15% do consumo diário. 
 
• Rendimento das bombas 
 
• O rendimento das bombas (até certo ponto) pode variar com a 
potência por motivo construtivo; 
 
• Mais elevado para grandes máquinas; 
 
• Varia também com a altura de elevação. 
Método para seleção de uma bomba centrífuga – 
Altura de sucção inferior a 8 mca 
• Dados necessários 
A. Altura de Sucção (AS), em metros; 
B. Altura de Recalque (AR), em metros; 
C. Distância em metros entre a captação, ou reservatório inferior, e o 
ponto de uso final, ou reservatório superior 
• Caminho a ser seguido pela tubulação, ou, se já estiver instalada, o seu 
comprimento em metros lineares, e os tipos e quantidades de conexões e 
acessórios existentes; 
D. Diâmetro (Pol ou mm) e material (PVC ou metal), das tubulações 
de sucção e recalque, caso já existentes; 
E. Tipo de fonte de captação e vazão disponível na mesma, em m³/h; 
F. Vazão requerida, em m³/h; 
G. Capacidade máxima de energia disponível para o motor, em CV, e 
tipo de ligação (monofásico ou trifásico ) para motores elétricos; 
H. Altitude do local em relação ao mar; 
I. Temperatura máxima e tipo de água (rio, poço, chuva). 
Exemplo 
Dados da Instalação 
Altura de sucção (AS) 0,5 m 
Altura de recalque (AR) 25 m 
Comprimento da tubulação de sucção 5 m 
Comprimento da tubulação de 
recalque 
180 m 
Vazão desejada 4,0 𝑚3/ℎ 
Conexões e acessórios na sucção 1 válvula de pé com crivo, 1 curva 
90º, uma redução excêntrica 
Conexões e acessórios no recalque 1 registro de gaveta, 4 curvas 90o, 1 
redução concêntrica, 2 válvulas 
de retenção (1 horizontal e 1 vertical) 
Tubulação utilizada PVC 
Altitude do local 450 m 
Temperatura máxima da água 40 oC 
• Diâmetro da tubulação 
• A escolha do diâmetro da tubulação de recalque: 
• Conforme a tabela de perda de carga em tubos. 
 
• Diâmetro Recalque: 1 ¼” (40 mm) 
 
• Normalmente, para a tubulação de sucção: 
• Adota-se um diâmetro comercial imediatamente superior ao recalque. 
 
• Diâmetro Sucção: 1 ½” (50 mm) 
• Cálculo da Perda de Carga 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
𝑃𝐶𝑟 = (𝐶𝑜𝑚𝑝𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑙𝑖𝑛𝑒𝑎𝑟 𝑑𝑎 𝑡𝑢𝑏𝑢𝑙𝑎çã𝑜 
+ 𝐶𝑜𝑚𝑝𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑒) ⋅ 𝐹𝑎𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑝𝑒𝑟𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 
𝑃𝐶𝑟 = 180 + 10,05 ⋅ 4,8% → 𝑃𝐶𝑟 = 9,1224 𝑚𝑐𝑎 
Perda de Carga no Recalque 
Item Qdade Comp unit (m) Total (m) 
registro gaveta 1 0,40 0,40 
válvula de retenção horizontal 1 2,70 2,70 
válvula de retenção vertical 1 4,00 4,00 
curvas 90° 4 0,70 2,80 
redução concêntrica 1 0,15 0,15 
Total 10,05 m 
Perda de Carga na Sucção 
Item Qdade Comp unit (m) Total (m) 
Válvula de pé com crivo 1 18,30 18,30 
Redução 1 0,40 0,40 
curva 90° 1 1,20 1,20 
Total 19,90 
𝑃𝐶𝑠 = 5 + 19,90 ⋅ 2,7% → 𝑃𝐶𝑟 = 0,672 𝑚𝑐𝑎 
• Cálculo da altura manométrica total (AMT) 
 
𝐴𝑀𝑇 = 𝐴𝑠 + 𝐴𝑟 + 𝑃𝐶𝑠 + 𝑃𝐶𝑟 
𝐴𝑀𝑇 = 0,5 + 25 + 0,62 + 9,12 = 35,29 𝑚𝑐𝑎 
 
• Considerando 
• 𝐴𝑀𝑇 = 36 𝑚𝑐𝑎; 
• 𝑉𝑎𝑧ã𝑜 = 4 𝑚3/ℎ 
 
• Aplicar nas tabelas de seleção de bombas dos fabricantes. 
Opções 
• É necessário usar as tabelas dos fabricantes 
• Bomba Schneider: BC-22R1A, 3 CV (trifásica); 
 
FERRAMENTAS 
• Dimensionamento 
• Simulador on-line da Schneider 
• http://schneider-fele.tempsite.ws/simulador/index.aspx 
• Catálogos 
• http://www.franklin-electric.com.br/biblioteca_conteudo.php 
 
• Simulador da Famac 
• http://www.famac.ind.br/pt/catalogos 
 
• Ferramentas adicionais 
• http://www.pipesystem.com.br/index.html 
 
ELEVADORES 
• Normas principais 
• NBR 5665 – Cálculo do tráfego nos elevadores; 
• NBR 5666 – Elevadores Elétricos; 
 
• Outras normas: 
• NBR NM 207 - Elevadores elétricos de passageiros -Requisitos de 
segurança para construção e instalação.• ABNT NBR NM 267:2002- Elevadores hidráulicos de passageiros - 
Requisitos de segurança 
• para construção e instalação. 
• NBR 9050 - Acessibilidade a edificações, mobiliário, espaços e 
equipamentos urbanos 
• NBR 13994 - Elevadores de passageiros -elevadores para 
transporte de pessoa portadora de deficiência; 
 
Elevadores Hidráulicos 
• Dispensa a Casa de Máquinas superior 
• Simplifica o telhado, reduz as vibrações na estrutura do prédio; 
• Baixo nível de ruído 
• Principalmente nos andares superiores, valorizando as coberturas e terraços; 
• Aplicações de altas cargas a baixas alturas, como maca, leito, cargueiros, e nas mais variadas 
capacidades de carga inclusive para veículos; 
• Economizam na obra civil 
• As cargas localizam-se no fundo do poço - facilita a localização da casa de máquinas, dispensa o uso de 
contra-pesos, onde ficam localizados o cilindro hidráulico e as guias; 
• Equipados com sistema de resgate automático 
• Em caso de falta de energia elétrica, desce o elevador ao piso inferior programado 
• Abrindo automaticamente as portas 
• Economizam energia elétrica 
• O motor é acionado somente na subida - desce pela gravidade com o retorno do óleo para o reservatório; 
• Prédios já existentes que não foram inicialmente projetados com elevador 
• Por não possuírem casa de máquinas superior e/ou caixa, dificultam a instalação de um elevador 
convencional; 
 
• Projetos especiais 
• elevadores de hospitais, aeroportos, supermercados, shoppings, unifamiliar e panorâmicos; 
• Prédios ou torres metálicas; 
• Prédios com coberturas com aproveitamento mais eficiente do terraço. 
Elevador hidráulico 
Normalmente aplicados em 
condições de restrição de 
dimensionamento de poço. 
Lotação da cabine em função da área útil 
Combinações mais usuais e econômicas 
entre velocidade e capacidade 
• Velocidades recomendadas 
• Para edifícios residenciais, as velocidades recomendadas em 
função do percurso estão indicadas na Tabela 8. 
Potências de 
elevadores OTIS; 
REFERÊNCIAS 
BIBLIOGRÁFICAS 
• Negrisoli, Manoel Eduardo Miranda. Instalações Elétricas: Projetos 
Prediais. 3a ed., Editora: Edgar Blucher, 1987. 
• Schneider Motobombas – Tabela para Seleção de bombas e 
motobombas 
• http://www.schneider.ind.br/media/204981/tabela-selecao-2016-web.pdf 
• NBR 5665/93 – Cálculo do tráfego de elevadores 
• NBR 5666 – Elevadores Elétricos; 
• NBR NM 207 - Elevadores elétricos de passageiros -Requisitos de 
segurança para construção e instalação. 
• ABNT NBR NM 267:2002- Elevadores hidráulicos de passageiros - 
Requisitos de segurança 
• para construção e instalação. 
• NBR 9050 - Acessibilidade a edificações, mobiliário, espaços e 
equipamentos urbanos 
• NBR 13994 - Elevadores de passageiros -elevadores para transporte 
de pessoa portadora de deficiência; 
 
FIM