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André Barcellos Ferreira – andrepoetta@hotmail.com 16 Universidade Federal do Espírito Santo Assim: 1,85 1,855 11.901,5 14,95BC BCQ Q= ⇒ = l/s Finalmente: 42,91 14,95 27,96B AB BC B BQ Q Q Q Q= − ⇔ = − ⇔ = l/s Para a rede ser abastecida somente por I, a cota piezométrica em B deve ser igual ou maior que NA de II. Portanto: 735 735 15B BB B p pCP z γ γ ≥ ⇔ + ≥ ⇔ ≥ mH2O 5.1 As curvas características de duas bombas, para uma determinada rotação constante, são mostradas na tabela a seguir. Uma dessas duas bombas deverá ser utilizada para bombear água através de uma tubulação de 0,10 m de diâmetro, 21 m de comprimento, fator de atrito f = 0,020 e altura geométrica de 3,2 m. Selecione a bomba mais indicada para o caso. Justifique. Para a bomba selecionada, qual a potência requerida? Despreze as perdas localizadas. Q (m3/s) 0 0,006 0,012 0,018 0,024 0,030 0,036 Bba A H (m) 22,6 21,9 20,3 17,7 14,2 9,7 3,9 ηηηη (%) 0 32 74 86 85 66 28 Bba B H (m) 16,2 13,6 11,9 11,6 10,7 9,0 6,4 ηηηη (%) 0 14 34 60 80 80 60 Para a tubulação, 2 2 5 0,0827 3,2 3473,4g g F QE H H H L E Q D ⋅ ⋅ = + ∆ = + ⇒ = + Para as vazões marcadas, ( ) ( ) 3 / 0,0 0,006 0,012 0,018 0,024 0,03 0,036 3,20 3,32 3,70 4,32 5,20 6,33 7,70 Q m s E m Então, no ponto de funcionamento de A, Q1 = 0,030 m3/s → η1 = 66 % Q2 = 0,036 m3/s → η2 = 28 % QA = 0,033 m3/s Interpolando, 1 1 2 1 2 1 0,033 0,03 66 47 0,036 0,03 28 66 A A A A Q Q Q Q η η η η η η − − − − = ⇒ = ∴ = − − − − % Fazendo o mesmo para o ponto B, tem-se: Q1 = 0,030 m3/s → η1 = 80 % Q2 = 0,036 m3/s → η2 = 60 % QA = 0,035 m3/s Interpolando, tem-se: 1 1 2 1 2 1 0,035 0,03 80 63,33 % 0,036 0,03 60 80 B B B A Q Q Q Q η η η η η η − − − − = ⇒ = ∴ = − − − − ⇒ O melhor rendimento é o da bomba B. Para encontrar a potência requerida, usaremos o ponto (QB, HB) do funcionamento de B. Pela equação de B, tem-se: 2396,83 222,62 15,536BH Q Q= − − + Para Q = 0,035 m3/s, HB = 7,26 m. Com os valores de Q e H, 9800 0,035 7,26 3,93 0,6333 Q HPot γ η ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = = = kW André Barcellos Ferreira – andrepoetta@hotmail.com 17 Universidade Federal do Espírito Santo 5.2 O esquema de bombeamento mostrado na Figura 5.21 é constituído de tubulações de aço com coeficiente de rugosidade da fórmula de Hazen-Williams C = 130. Da bomba até o ponto B, existe uma distribuição de vazão em marcha com taxa de distribuição constante e igual a q = 0,005 l/(SM). Para a curva característica da bomba, dada na figura, determine a vazão que chega ao reservatório superior e a cota piezométrica no ponto B. Despreze as perdas localizadas e a carga cinética. ( ) 2 2 A A C C A C AC C A AC AB AB BC BC 1,85 1,85 1 2 1,85 4,87 4,87 A B A f A 1 B A AB A 2 1,85 A 1,85 P V P V z E z H 2 2 E z z H E 5 J L J L 10,65 Q QE 5 1000 800 130 0,1524 0,1016 Q QQ Q Q 0,0025 Q 2 Q Q qL Q 0,005 Q Q 0,002510,65E 5 130 + + + = + + + ∆ γ γ = − + ∆ ⇒ = + + = + ⋅ + ⋅ + = = = − = = − = − = − = + ( ) ( ) ( ) 1,85 A 4,87 4,87 1,85 1,85 A A Q 0,005 1000 800 0,1524 0,1016 5 12.457,12 Q 0,0025 71.179,3 Q 0,005 − ⋅ + ⋅ = + − + − Q 5 10 15 20 H 20 17,5 12,5 5 E 5,2 10,4 23,1 42,3 Interpolando: ( ) ( ) C B A AB 17,5 x 10,4 x 12,7 17,5 x 5 10,4 x 222,25 12,7x 52 5x 17,5 12,5 10,4 23,1 x 15,7 m/ E H 10 y 17,5 15,7 10,y 1,8 y 11,8 Q 10 15 17,5 12,5 Q Q Q qL 11,8 5 6,8 /s − − = ⇔ − − = − ⇔ − + = − ⇔ − − ⇔ = = = − − = ⇔ = − ⇔ = = − − = = − = − = ℓ ℓ A cota piezométrica em B é: 2 2 A A B B A B AB 1,85 B 1,85 4,87 F B P V P V z E z H 2 2 10,65 0,009315,7 CP 1000 130 0,1524 11,8 6,8Q 9,3 2 CP 15,7 2,2 13,5 m + + + = + + + ∆ γ γ = + ⋅ ⋅ + = = = − = André Barcellos Ferreira – andrepoetta@hotmail.com 18 Universidade Federal do Espírito Santo 5.4 Deseja-se recalcar 10 ℓ/s de água por meio de um sistema de tubulações, com as seguintes características: funcionamento contínuo 24 h, coeficiente de rugosidade da fórmula de Hazen-Williams C = 90, coeficiente da fórmula de Bresse K = 1,5 diâmetro de recalque igual ao diâmetro de sucção, comprimentos reais das tubulações de sucção e recalque, respectivamente, de 6,0 m e 674,0 m, comprimentos equivalentes das peças existentes nas tubulações de tubulação e recalque, respectivamente, de 43,40 m e 35,10 m, altura geométrica de 20 m. Com a curva característica de uma bomba, indicada na Figura 5.22, determine: a) Associando em paralelo duas destas bombas, obtém-se a vazão desejada? b) Em caso afirmativo, qual a vazão em cada bomba? c) Qual a vazão e a altura de elevação fornecidas por uma bomba isoladamente isolada no sistema? d) Que verificações devem ser feitas antes de escolher a bomba, de acordo com os pontos de funcionamento obtidos? ( ) ( ) AB BC 2 2 A A C C A C AC AB T BC T 1,85 1,85 1,85 1,85 4,87 1,85 4,87 P V P V z E z H 2 2 E 20 J L J L 10,65 Q 10,65 QE 20 6 43,40 647 35,1 20 19.438Q 90 0,15 90 0,15 + + + = + + + ∆ γ γ = + + = + + + + = + Tabela para a bomba sozinha: Q 0 2 4 6 7 H 30 28,5 26 22 18,5 E 20 20,2 20,7 21,5 22 Tabela para as bombas em paralelo: Q 0 4 8 12 H 30 28,5 26 22 E 20 20,7 22,6 25,4 Interpolando: ( ) ( ) 1,85 3 26 x 22,6 x 2,8 2,6 x 4 22,6 x 72,8 2,8x 90,4 4x 26 22 22,6 25,4 x 24 m E 24 20 19.438Q Q 0,010 m /s (sim) − − = ⇔ − − = − ⇔ − + = − ⇔ − − ⇔ = = ∴ = + ⇔ = b) 5 ℓ/s André Barcellos Ferreira – andrepoetta@hotmail.com 19 Universidade Federal do Espírito Santo c) ( ) ( ) 1,85 26 x 22 x 21,5 x 0,5 22 x 3,5 21,5 x 11 0,5x 75,25 3,5x 26 22 22 18,5 21,5 22 x 21,6 m H 21,6 20 19.438Q Q 6,2 /s (sim) − − − = ⇔ ⇔ − − = − ⇔ − + = − ⇔ − − − ⇔ = = ∴ = + ⇔ = ℓ 5.6 Considere um sistema de abastecimento de água por gravidade entre dois reservatórios mantidos em níveis constantes e iguais a 812,00 m e 800,00 m, ligados por uma tubulação de 6” de diâmetro, 1025 m de comprimento e fator de atrito f = 0,025. Desejando-se aumentar a capacidade de vazão do sistema, instalou-se, imediatamente na saída do reservatório superior, uma bomba centrífuga cuja curva característica é dada na tabela a seguir. Desprezando as perdas de carga localizadas e a perda de carga na sucção, determine a nova vazão recalcada. Observe que, no caso, a altura geométrica da Equação 5.38 é negativa. Q (m3/s) 0 0,006 0,012 0,018 0,024 0,030 0,036 H (m) 22,6 21,9 20,3 17,7 14,2 9,7 3,9 η (%) 0 32 74 86 85 66 28 2 2 5 QE 12 H 12 JL 12 1025 0,0827f 12 25.777,72Q 0,1524 = − + ∆ = − + = − + ⋅ = − + Com uma equação para E chegamos à tabela: Q (m3/s) 0 0,006 0,012 0,018 0,024 0,030 0,036 H (m) 22,6 21,9 20,3 17,7 14,2 9,7 3,9 E (m) –12 –11 –8,3 –3,6 2,8 11,2 21,4 Interpolando: ( ) ( ) 2 14,2 x 2,8 x 8,4 14,2 x 4,5 2,8 x 119,28 8,4x 12,6 4,5x 14,2 9,7 2,8 11,2 x 10,22 10,22 12 25.777,72Q Q 29,3 / s CP z E 812 10,22 822,22 m − − = ⇔ − − = − ⇔ − + = − ⇔ − − ⇔ = ⇒ = − + → = = + = + = ℓ Q 0,024 0,030 H 14,2 9,7 Η 8 66 Interpolando para o rendimento, vem: 14,2 10,22 85 y 0,88 9 85 y y 77,08 % 14,2 9,7 85 66 − − = ⇔ ⋅ = − ⇔ = − − Portanto: 3 3HQ 9,8 10 10,22 29,3 10Pot 3,8 kW 0,7708 −γ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = = = η 5.8 Um sistema de bombeamento é constituído por duas bombas iguais instaladas em paralelo e com sucções independentes, com curva característica e curva do N. P. S. H. dadasna Figura 5.23. As tubulações de sucção e recalque tem diâmetro de 4”, fator de atrito f = 0,030 e os seguintes acessórios: na sucção, de 6,0 m de comprimento real, existe uma válvula de pé com crivo e uma curva 90° R/D = 1. O nível d’água no poço de sucção varia com o tempo, atingindo, no verão, uma cota máxima de 709,00 m e, no inverno, uma cota mínima de 706,00 m. A cota de instalação do eixo da bomba vale 710,00 m. verifique o comportamento do sistema no inverno e no verão, determinando os pontos de funcionamento do sistema (Q e H), os valores do N. P. S. H. disponível nas duas estações e o comportamento da bomba quanto à cavitação.. Assuma temperatura d’água, em média, igual a 20°C.
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