Etapa 3- sistema de abastecimento

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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).