Aula 8 e 9 - Saneamento I

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1 
Estações Elevatórias 
2 
 - Saneamento I 
 
 
Vazão 
3 
 - Saneamento I 
Definição 
• Estruturas utilizadas para o recalque de 
água na captação, adução, tratamento e 
distribuição de água. 
 
 
Elevar a água para uma cota mais alta 
 
 
 
 4 
 - Saneamento I 
Componentes 
 
- Equipamentos eletromecânicos: 
 Bomba; 
 
 Motor; 
 
 
Captação? 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 
 - Saneamento I 
Bomba 
• A determinação da bomba está sujeita aos 
seguintes aspectos técnicos: 
- Vazão requerida; 
- Recalque desejado; 
- Disponibilidade de peças e simplicidade de 
reparo; 
- Economia na instalação e operação. 
6 
 - Saneamento I 
Bomba 
 
 
 
 
 
 
 
7 
 - Saneamento I 
Bomba 
 
 
 
 
 
 
 
8 
 - Saneamento I 
Classificações das bombas 
 
 
 
 
 
 
 
9 
 - Saneamento I 
Localização das bombas quanto ao 
nível de água 
• Bomba afogada: quando o nível da água 
está localizado a uma cota superior a 
bomba; 
 
• Bomba não afogada: quando o nível da 
água está localizado a uma cota inferior a 
bomba. 
 
 
 
 
 
10 
 - Saneamento I 
Componentes 
- Tubulações: 
 Sucção: tubulação que liga o 
reservatório inferior à bomba; 
 
 
 Barrilete: Conjunto de tubulações que une a 
saída das bombas a tubulação de recalque. 
 
 
 Recalque: tubulação que liga a bomba a ETA 
ou a reservatórios superiores; 
 
 
 
 
 
 
 
 
11 
 - Saneamento I 
Exemplo de Tubulações em Casa de Bombas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
12 
 - Saneamento I 
Componentes 
- Construção civil 
Poço de sucção: Compartimento de onde 
parte a tubulação que conduz água para a 
bomba; 
 
Casa de bomba: local destinado a execução 
do processo de recalque de água. Protege as 
estruturas de bombas e motores contra 
vandalismo e intempéries climáticas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
13 
 - Saneamento I 
Exemplos de Poços de sucção 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
14 
 - Saneamento I 
NBR 12214/92 Bombeamento 
Localização da estação elevatória: 
• Locais protegidos contra inundações e 
enxurradas; 
 
• Estabilidade contra erosão; 
 
• Instalação das bombas junto à tomada de 
água; 
 
 
 
 
15 
 - Saneamento I 
NBR 12214/92 Bombeamento 
Recomendações: 
• Quando a bomba operar afogada, deve ser 
instalado um registro na tubulação de 
sucção; 
 
• A tubulação de sucção deve ser a mais curta 
possível; 
 
• Quando necessário, deve ser previsto 
sistema de escorva das bombas 
 
 
16 
 - Saneamento I 
Dimensionamento do Poço de sucção 
• A seção de entrada deve ser maior que 2,5 d e 
nunca inferior a 0,50 m; 
 
• A folga entre o fundo do poço e a parte inferior 
do crivo ou da seção de entrada, deve ser fixada 
de 1,0 d a 1,5 d, e nunca inferior a 0,20 m; 
 
• A distância mínima entre a tubulação de sucção e 
qualquer parede lateral do poço deve ser de 1,0d 
e nunca inferior a 0,30 m; 
 
 
 
17 
 - Saneamento I 
Exemplos de Poços de sucção 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
18 
 - Saneamento I 
Dimensionamento do Poço de sucção 
 
 
 
19 
 - Saneamento I 
Dimensionamento de Tubulações 
Tubulações de Sucção: 
 
 
 
 
 
 
• Velocidade máxima: Ver tabela de diâmetros máximos 
de recalque da aula de adutoras (NBR 12214) 
 
 
 
20 
 - Saneamento I 
Dimensionamento de bombas 
Determinação da potência de funcionamento 
da bomba 
 
 
 
Pot = Potência de funcionamento (W) 
Q = Vazão (m³/s); 
γ = Peso específico (9800 N/m³) 
Hman = Altura manométrica (m); 
21 
manHQPot **
 - Saneamento I 
Dimensionamento de bombas 
Determinação do peso específico da água 
 
 
 
22 
 - Saneamento I 
Dimensionamento de bombas 
Determinação da potência absorvida pela bomba 
 
 
 
 
PotB = Potência da bomba (W ou Kw); 
Pot = Potência de funcionamento (W ou Kw); 
nB = Rendimento da bomba (%); 
23 
B
B
Pot
Pot


 - Saneamento I 
Dimensionamento de bombas 
Determinação da potência absorvida pela bomba 
 
 
 
 
Potm = Potência do motor (W ou Kw); 
PotB = Potência da bomba (W ou Kw); 
nm = Rendimento do motor (%); 
24 
m
B
m
Pot
Pot


 - Saneamento I 
Dimensionamento de bombas 
Para não se trabalhar com sobrecarga no sistema 
deve-se estipular folga para os motores, deste 
modo, para cada potência calculada soma-se: 
 
 
 
 
 
Conversor de unidade: 1 watt = 0,00135961931 cv 
 1 Kw = 1,35961931 cv 
 
 
 
 
25 
Motores elétricos Conversão 
Até 02 cv 50% 
02 a 05 cv 30% 
05 a 10 cv 20% 
Acima de 10 cv 10% 
 - Saneamento I 
Dimensionamento de bombas 
Potências comerciais para motores nacionais 
(em cv): 
 1/4 – 1/3 – 1/2 – 3/4 – 1 
 1 ½ – 2 – 3 – 4 – 5 – 7 ½ – 10 
 12 ½ - 15 – 20 – 25 – 30 – 40 – 50 
 60 – 75 – 100 – 125 
26 
 - Saneamento I 
Exercício 1 
A cidade de Assaí no estado de Paraná apresenta 
em sua unidade de captação vazão aproximada de 
86L/s. Considerando a temperatura da água de 
23ºC estabeleça a potência instalada para 
funcionamento do motor, após determinação da 
altura manométrica de 50m. Dados: rendimento da 
bomba=55% e rendimento do motor=85%. 
27 
 - Saneamento I 
Dimensionamento de bombas 
Determinação da altura manométrica 
 
 
 
Hman = Altura manométrica; 
Hmanr = Altura manométrica de recalque; 
Hmans = Altura manométrica de sucção; 
28 
sr HmanHmanHman 
 - Saneamento I 
Dimensionamento de bombas 
Determinação da altura man. de recalque 
 
 
 
Hmanr = Altura manométrica de recalque (m); 
Hgr = Altura geométrica (m); 
Jr = Perda de carga unitária no recalque; 
LTr = Comprimento total de tubulação por recalque; 
Dr = Diâmetro de recalque (m). 
29 
gD
Q
LTJHgH
r
rrrmanr
**²
²*8
*
4
 - Saneamento I 
Dimensionamento de bombas 
Determinação da altura geométrica 
 
 
 
 
 
 
30 
12 CCHg 
Hg = Altura geométrica (m); 
C2 = Cota final (m); 
C1 = Cota inicial (m). 
 - Saneamento I 
Dimensionamento de bombas 
Determinação do diâmetro da tubulação 
 
 
 
 
 
 
31 
QXD **3,1 25,0
D = Diâmetro (m); 
X = n/24 (fração de horas por dia); 
Q = Vazão (m³/s). 
 - Saneamento I 
Dimensionamento de bombas 
Determinação da velocidade 
 
 
 
 
 
 
• Considerar velocidade: 0,5m/s ≤ x ≤ 4,0m/s 
32 
²
4
D
Q
A
Q
V


V = Velocidade (m/s) 
Q = Vazão (L/s) 
A = Área (m²) 
D = Diâmetro (m) 
 - Saneamento I 
Dimensionamento de bombasDeterminação da altura man. de recalque 
 
 
 
33 
gD
Q
LTJHgH
r
rrrmanr
**²
²*8
*
4
 - Saneamento I 
Dimensionamento de bombas 
Determinação da perda de carga unitária 
 
 
 
 
Jr = Perda de carga unitária no recalque; 
Fr = Fator de atrito no recalque; 
Q = Vazão (m³/s); 
Dr = Diâmetro de recalque (m). 
34 
5*²
²
8
r
rr
gD
Q
fJ


 - Saneamento I 
Dimensionamento de bombas 
Determinação do fator de atrito 
 
 
 
 
Fr = Fator de atrito no recalque; 
ε = Rugosidade (mm); 
Dr = Diâmetro de recalque (mm); 
Rer = Número de Reynolds no recalque. 
35 















3/1
6
Re
10
200001*0055,0
rr
r
D
f

 - Saneamento I 
Dimensionamento de bombas 
Determinação da Rugosidade 
 
 
 
 
36 
 - Saneamento I 
Dimensionamento de bombas 
Determinação da Rugosidade 
 
 
 
 
37 
 - Saneamento I 
Dimensionamento de bombas 
Determinação do número de Reynolds 
 
 
 
 
Rer = Número de Reynolds no recalque; 
Q = Vazão (m³/s); 
Dr = Diâmetro de recalque (m); 
v = Viscosidade da água em certa temperatura (m²/s)x10-6. 
38 
vD
Q
r
r

4
Re 
 - Saneamento I 
Dimensionamento de bombas 
Determinação da viscosidade da água 
 
 
 
 
39 
 - Saneamento I 
Dimensionamento de bombas 
Determinação do comprimento total de 
tubulação de recalque 
 
 
 
 
LTr = Comprimento total da tubulação de recalque (m); 
Tr = Comprimento real da tubulação (m); 
Lr = Comprimento equivalente das tubulações (m); 
40 
rrTr LTL 
 - Saneamento I 
Dimensionamento de bombas 
Determinação do comprimento equivalente 
41 
 - Saneamento I 
Dimensionamento de bombas 
Determinação da altura man. de recalque 
 
 
 
42 
gD
Q
LTJHgH
r
rrrmanr
**²
²*8
*
4
 - Saneamento I 
Dimensionamento de bombas 
Determinação da altura man. de sucção 
 
 
 
Hmans = Altura manométrica de sucção; 
Hgs = Altura geométrica de sucção; 
Js = Perda de carga unitária na sucção; 
LTs = Comprimento total de tubulação por sucção; 
Ds = Diâmetro de sucção (m). 
43 
gD
Q
LTJHgH
s
sssmans
**²
²*8
*
4
 - Saneamento I 
Exercício 2 
Para atender a demanda de distribuição do sistema 
de abastecimento da cidade de Nova Olímpia – PR 
(Q: 32L/s e T: 12h) foi requerido a elaboração de 
uma unidade para recalque da água. Verificou-se 
ainda que o reservatório de acumulação encontra-
se a uma cota de 462m, enquanto que a bomba 
utilizada para recalque situa-se a 433m do nível do 
mar. Com o uso de adutoras em ferro fundido novo 
determine a altura manométrica necessária para 
execução do cálculo de potência. 
 
 44 
 - Saneamento I 
Exercício 2 
Dados do exercício: Hmans: 4,3m; Equipamentos 
utilizados no recalque: 1 válvula de retenção; 1 
registro de gaveta; 2 cotovelo de 90º; Tr: 510m. 
 
 
45 
 - Saneamento I 
Cavitação 
Definição São bolhas de vapor formadas 
quando a água chega a regiões de maior 
pressão, havendo liberação de energia que 
por sua vez é absorvida pelo rotor ou 
palhetas da bomba. 
 
Como evitar sua formação: 
 NPSH disponível ≥ NPSH requerido 
 
46 
 - Saneamento I 
Cavitação: Dimensionamento da energia 
disponível para sucção 
 
 
 
NPSHd = Energia disponível na instalação para sucção; 
Hatm = Pressão atmosférica local (m H20); 
Hs = Altura de sucção (m) (Obs: valor negativo em 
bomba afogada); 
Hv = Pressão do vapor em função da temperatura (m H20); 
∆Hs = Perda de carga na sucção (m); 
Vs = Velocidade do fluído na sucção (m/s). 
 
47 
















 6,0
2
²
g
Vs
HSHvHsHNPSH atmd
 - Saneamento I 
Cavitação em conjuntos elevatórios 
 
 
 
 
 
 
 
 
48 
 - Saneamento I 
Exercício 3 
Em análise ao sistema elevatório de água da cidade 
de Bonito-MS foi registrado a formação de 
cavitação. Comprove por meio da aplicação de 
cálculos a possibilidade de formação deste 
processo. Caso o mecanismo calculado evidencie a 
formação de cavitação aponte possíveis 
alternativas que seriam aplicáveis para resolução 
do problema. Dados: Altitude: 500m; Perda de 
carga: 1,7; Altura na sucção: 3,8 m (bomba não 
afogada); Q: 90L/s; D: 150 mm; NPSHrequerido: 
2,2m. 
49 
 
Estações 
elevatórias 
Recalcar a água para cotas superiores 
 - Saneamento I 
Considerações 
50 
Sucção Recalque 
 
51