Prévia do material em texto
ENGENHARIA CIVIL, TURMA: 9ºA Acadêmicos: Heloisa Gomes, Kleber Calassara, Luana Neres, Lindianara Sabrina Camargos ETAPA 3- DIMENSIONAMENTO DA ELEVATORIA CACOAL-RO 2019 SUMÁRIO 7. DIMENSIONAMENTO DA ELEVATORIA..................................................... 3 7.1. DIMENSIONAMENTO DA BOMBA 1................................................4 7.2.DIMENSIONAMENTO DA BOMBA 2................................................9 DIMENSIONAMENTO DA ELEVATORIA Nessa terceira etapa será dimensionada bomba para captação e bombeamento da água do rio para o reservatório na cidade de Parecis para posterior distribuição a população da Cidade. A figura abaixo ilustra a composição do sistema de abastecimento de água que foi adotado. IMAGEM HELOISA Figura 22- Esquema ilustrativo do sistema de abastecimento de água DIMENSIONAMENTO O Diâmetro Nominal da adutora pode ser determinado por cálculo, resolvendo o sistema de equações constituído pelas fórmulas de DARCY e COLEBROOK (cálculo por interações que implicam em meios informáticos), devido a isso, para facilitar realizamos os cálculos para o dimensionamento em planilhas do Excel. As expressões a seguir serão utilizadas para o dimensionamento da adutora, para fins de cálculos atribuímos valores ao diâmetro (D), sendo eles diâmetros comerciais. Nas tabelas a seguir foram feitos cálculos com diferentes diâmetros para verificar qual seria o mais adequado para suprir as necessidades do nosso projeto de abastecimento de água. Onde para adutora 1, foi utilizado: D V R F ΔH Hm 96,8 1,875161 180972,6 0,0197 3,100233 3,10 110 1,452124 159255,9 0,019574 1,625628 1,63 123,4 1,153875 141962,3 0,019521 0,912471 0,91 141 0,883794 124242,2 0,019529 0,468695 0,47 158,6 0,698526 110454,9 0,019599 0,261228 0,26 176,2 0,565949 99421,97 0,01971 0,155222 0,16 198,2 0,447282 88386,23 0,019886 0,086961 0,09 220,2 0,362372 79555,64 0,020088 0,051898 0,05 246,8 0,288469 70981,16 0,020353 0,029731 0,03 Tabela 1- cálculos do dimensionamento da adutora1 E para a adutora 2: D V R F ΔH Hm 96,8 1,803144 174022,2 0,019767 1,01519 1,02 110 1,396354 153139,6 0,01965 0,532586 0,53 123,4 1,10956 136510,2 0,019606 0,29908 0,30 141 0,849851 119470,6 0,019625 0,153707 0,15 158,6 0,671699 106212,8 0,019704 0,085709 0,09 176,2 0,544213 95603,59 0,019824 0,050949 0,05 198,2 0,430104 84991,69 0,020009 0,028556 0,03 220,2 0,348455 76500,24 0,02022 0,017049 0,02 246,8 0,27739 68255,08 0,020495 0,00977 0,01 Tabela 1- cálculos do dimensionamento da adutora1 O material escolhido para adutora 1 não permite alturas maiores que 100 metros de coluna de água (Hm), no entanto o projeto exige uma vazão muito pequena e como não possui Hg e nem ∆H vamos utilizar o menor diâmetro comercial para a adutora que 96,8 mm. Para os demais cálculos necessários ao dimensionamento das Bombas foram utilizadas as seguintes Formulas: Dimensionamento 1º BOMBA Para o dimensionamento da 1º Bomba teremos as seguintes informações abaixo descritas no quadro: Cota do nível d’água no poço de sucção 0 m Cota do eixo das bombas 0 m Cota da tubulação com saída livre na chegada a ETA 86,5 m Comprimento da Adutora: tubulação PE80 ø 315 mm PN 10 (SDR 16,873, øi = 277,6 mm, k=0,06 mm) 91,5 m Diâmetro da adutora 110 mm Rugosidade adutora 7,4 mm Sucção com tubulação com crivo (K=0,75). Desprezar as perdas sem dados indicados (barrilete, etc.) 1,95 pvapor/γ no local igual a 0,43 m ( mudar para agua com 25 C) 0,32 m patm/γ igual a 9,47 m ( professor deixou adoatar devido a internt) 9,47 m Instalação existente com uma bomba (e reserva) com rotor de 125 mm e 1750 rpm 125 mm Considerar rendimento do motor igual a 90% (e da bomba conforme catálogo do fabricante) 0,9 Existe espaço disponível para instalar uma segunda bomba de mesmo modelo Rugosidade Sucção 0,25 mm Hgrecalque 0 m Hgsucção 0 m Lsucção 9,5 m Quadro 1- Informações sobre a 1º Bomba. Os Cálculos foram realizados utilizando a tabela abaixo anexada: Q(m³/h) Q(l/s) Vsucção R f ΔhLocsucção Δhsucção Hmsucção 0 0 0 0 #DIV/0! 0 #DIV/0! 0 7,2 2 0,162974662 20.310,90 0,029910963 0,002639829 0,0030774 0,005717238 14,4 4 0,325949323 40.621,80 0,027277528 0,010559316 0,0112259 0,02178518 21,6 6 0,488923985 60.932,70 0,02621778 0,02375846 0,0242769 0,048035359 28,8 8 0,651898647 81.243,60 0,025632616 0,042237263 0,0421956 0,084432912 36 10 0,814873309 101.554,50 0,025257978 0,065995723 0,0649671 0,130962804 43,2 12 0,97784797 121.865,40 0,024996177 0,095033842 0,0925829 0,187616759 50,4 14 1,140822632 142.176,30 0,024802246 0,129351618 0,125038 0,254389572 57,6 16 1,303797294 162.487,20 0,024652465 0,168949052 0,1623286 0,331277671 64,8 18 1,466771956 182.798,10 0,024533089 0,213826144 0,2044523 0,418278457 72 20 1,629746617 203.109,00 0,024435583 0,263982894 0,2514071 0,515389951 58 16,1111111 1,312851442 163.615,58 0,024645132 0,171303714 0,1645421 0,335845767 Tabela 1- Cálculos referente à 1º Bomba. Vrecalque R f Δhrecalque Hmrecalque HmTotal PHidráulica (kW) 0 0 #DIV/0! #DIV/0! 0 0 0,21045282 23.080,57 0,0841111 0,157940103 0,157940103 0,16365734 0,003207684 0,42090563 46.161,14 0,0833321 0,625909345 0,625909345 0,64769452 0,025389625 0,63135845 69.241,70 0,0830563 1,403633953 1,403633953 1,45166931 0,085358156 0,84181127 92.322,27 0,0829132 2,4910509 2,4910509 2,57548381 0,201917931 1,05226409 115.402,84 0,0828251 3,888129126 3,888129126 4,01909193 0,393871009 1,2627169 138.483,41 0,0827651 5,594849852 5,594849852 5,78246661 0,680018074 1,47316972 161.563,98 0,0827215 7,611200417 7,611200417 7,86558999 1,079158947 1,68362254 184.644,55 0,0826883 9,937171669 9,937171669 10,2684493 1,610092857 1,89407536 207.725,11 0,0826621 12,57275667 12,57275667 12,9910351 2,291618596 2,10452817 230.805,68 0,082641 15,51794995 15,51794995 16,0333399 3,142534621 1,69531436 185.926,80 0,0826867 10,07547053 10,07547053 10,4113163 1,643831162 Tabela 2- Cálculos referente à 1º Bomba. Tabela 3 – Verificação do NPSH. Após encontrar os valores e posterior analise verificou-se que a bomba que mais se adequaria é a 65-125 1750 rpm. Assim utilizando os valores fornecido catálogo da Bomba temos: Qbomba Hmbomba Ηbomba 0 5 0 20 5 33 30 4,8 45 40 4,5 53 50 4,1 60 60 3,5 60 70 3 55 Tabela 4 – Verificação do rendimento da bomba. Portanto verificamos que a vazão fornecida pela curva do gráfico acima é de 65 m³/h e no Projeto necessitamos de 58 m³/h, portanto atende. Dimensionamento2º BOMBA Para o dimensionamento da 2º Bomba teremos as seguintes informações abaixo descritas no quadro: Cota do nível d’água no poço de sucção 0 M Cota do eixo das bombas 0 M Cota da tubulação com saída livre na chegada a ETA 15 M Comprimento da Adutora: tubulação PE80 ø 315 mm PN 10 (SDR 16,873, øi = 277,6 mm, k=0,06 mm) 30 M Diâmetro da adutora 110 mm Rugosidade adutora 7,4 mm Sucção com tubulação com crivo (K=0,75). Desprezar as perdas sem dados indicados (barrilete, etc.) 1,55 pvapor/γ no local igual a 0,43 m ( mudar para agua com 25 C) 0,32 m patm/γ igual a 9,47 m ( professor deixou adoatar devido a internt) 9,47 m Instalação existente com uma bomba (e reserva) com rotor de 125 mm e 1750 rpm 125 mm Considerar rendimento do motor igual a 90% (e da bomba conforme catálogo do fabricante) 0,9 Existe espaço disponível para instalar uma segunda bomba de mesmo modelo Rugosidade Sucção 0,25 mm Hgrecalque 0 m Hgsucção 0 m Lsucção 16 m Quadro 2- Informações sobre a 2º Bomba. Os Cálculos foram realizados utilizando a tabela abaixo anexada: Q(m³/h) Q(l/s) Vsucção R f ΔhLocsucção Δhsucção Hmsucção 0 0 0 0 #DIV/0! 0 #DIV/0! 0 7,2 2 0,162974662 20.310,90 0,029910963 0,002098326 0,005183 0,00728133 14,4 4 0,325949323 40.621,80 0,027277528 0,008393302 0,0189067 0,027300021 21,6 6 0,488923985 60.932,70 0,02621778 0,01888493 0,0408874 0,059772338 28,8 8 0,651898647 81.243,60 0,025632616 0,033573209 0,0710664 0,104639566 36 10 0,814873309 101.554,50 0,025257978 0,052458139 0,1094182 0,16187638 43,2 12 0,97784797 121.865,40 0,024996177 0,07553972 0,1559291 0,231468845 50,4 14 1,140822632 142.176,30 0,024802246 0,102817953 0,2105902 0,313408191 57,6 16 1,303797294 162.487,20 0,024652465 0,134292836 0,2733956 0,407688405 64,8 18 1,466771956 182.798,10 0,024533089 0,169964371 0,3443407 0,514305108 72 20 1,629746617 203.109,00 0,024435583 0,209832556 0,4234224 0,633254969 58 16,1111111 1,312851442 163.615,58 0,024645132 0,136164491 0,2771235 0,413287948 Tabela 5 - Cálculos referente à 2º Bomba. Vrecalque R F Δhrecalque Hmrecalque HmTotal PHidráulica (kW) 0 0 #DIV/0! #DIV/0! 0 0 0,21045282 23.080,57 0,0841111 0,05178364 0,05178364 0,05906497 0,001157673 0,42090563 46.161,14 0,0833321 0,205216179 0,205216179 0,2325162 0,009114635 0,63135845 69.241,70 0,0830563 0,460207853 0,460207853 0,51998019 0,030574835 0,84181127 92.322,27 0,0829132 0,816738 0,816738 0,92137757 0,072236001 1,05226409 115.402,84 0,0828251 1,274796435 1,274796435 1,43667281 0,140793936 1,2627169 138.483,41 0,0827651 1,834377001 1,834377001 2,06584585 0,242943471 1,47316972 161.563,98 0,0827215 2,495475547 2,495475547 2,80888374 0,385378849 1,68362254 184.644,55 0,0826883 3,258089072 3,258089072 3,66577748 0,574793908 1,89407536 207.725,11 0,0826621 4,1222153 4,1222153 4,63652041 0,8178822 2,10452817 230.805,68 0,082641 5,087852444 5,087852444 5,72110741 1,121337053 1,69531436 185.926,80 0,0826867 3,303432961 3,303432961 3,71672091 0,586828935 Tabela 6 - Cálculos referente à 2º Bomba. Tabela 7 – Verificação do NPSH. Após encontrar os valores posterior analise verificou-se que para a segunda bomba a que mais se adequaria seria a mesma utilizada na primeira bomba a 65-125 1750 rpm. Assim utilizando os valores fornecidos pelo catálogo da Bomba 65-125 1750 rpm. Temos: Qbomba Hmbomba ηbomba 0 5 0 20 5 33 30 4,8 45 40 4,5 53 50 4,1 60 60 3,5 60 70 3 55 Tabela 8 – Verificação do rendimento da bomba. Portanto verificamos que a vazão fornecida pela curva do gráfico acima é de 68 m³/s e no Projeto necessitamos de 58m³/h, portanto atende. Custo Total Para a realização do custo de energia da elevatória daqui 30 anos, usamos os seguintes parâmetros para obtermos o valor R$. Dados Bomba 1: P = 0,586828/(0,9x06) = 1,09 KW T = 8760 horas A = 0,60 centavos Portanto utilizando a formula de custo anual, teremos: → Dados Bomba 2: P = 1,643831/(0,9x0,6) = 3,04 KW T = 8760 horas A = 0,60 centavos Portanto utilizando a formula de custo anual, teremos: → Onde: P = Potencia Calculada do projeto T = Tempo total anual A =Custo médio em kwh Em seguida é necessário fazer o fator de redução de custo para enfim chegarmos ao custo total de energia que será consumido esse sistema. Dados: n = 30 anos e = 1,36 % i = 8% Portanto utilizando a formula de fator de redução de custo, teremos: → = 12,81 Onde: n = Período e =Taxa de aumento anual i = Taxa de juros anual O custo total de energia basta multiplicar com custo anual com o fator de redução de custo, logo referente a bomba 1, teremos: → 73389,00 E referente a bomba 2: → 204959,87 Enfim o custo total de energia consumo ao longo dos 30 anos pelas duas bomba sera: Ct = 73389,00 + 204959,87 = 278348,87 Para realizar o custo das tubulações foi adotado diâmetro interno de 110mm para recalque e externo de 125mm para sucção, sabendo que R$ 7/kg para tubulação de sucção em ferro dúctil (K7) temos que custa R$23,10kg/m para diâmetro de 125mm e polietileno de R$ 14/kg que custa R$ 2,24kg/m para diâmetro de 110mm. O comprimento total da tubulação consiste em 142,5 m, sendo 100m tubulações de recalque e 42,5 m sucção. Portanto temos: Tubulação de recalque = 2,24 x 14 x 100 = 3136,00 Tubulação de sucção = 23,10 x 7 x 42,5 = 6872,25 Logo o custo total da tubulação usada é R$ 10008,25 Enfim somando o custo total da tubulação com o custo total obtidos de energia nesse período proposto, podemos dizer que o nosso projeto terá o custo total de R$ 288357,12 (Duzentos e Oitenta e Oito Mil, Trezentos e Cinquenta e Sete Reais e Doze Centavos).