MAPA HIDRAULICA - ETAPA 2 E 3

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ETAPA 2 
FASE 1 
a) Determine qual será o volume comercial do reservatório a ser instalado. 
Para o cálculo do volume comercial do reservatório a ser instalado, foi realizada uma 
planilha no Microsoft Office Excel, utilizando as fórmulas apresentadas no MAPA de 
Hidráulica. Considerando os seguintes dados: 
• Área de captação do telhado = 40,23 m²; 
• Método de Rippl; 
• Dados pluviométricos do Anexo II; 
• Coeficiente de escoamento C =0,90; 
• Demanda diária de água, D = 139 L 
Os resultados obtidos foram: 
Mês 
Chuva 
média 
mensal 
(mm) 
Demanda 
mensal 
(m³) – 
D(t) 
Área de 
captação 
(m²) 
Volume 
de 
chuva 
mensal 
(m³) – 
Q(t) 
Demanda 
de 
consumo 
mensal (L) 
– S(t) 
Demanda 
de consumo 
mensal 
acumulada 
(L) 
Janeiro 217 4,17 40,23 7,9 -3690 0 
Fevereiro 174 4,17 40,23 6,3 -2130 0 
Março 126 4,17 40,23 4,6 -390 0 
Abril 99 4,17 40,23 3,6 590 590 
Maio 115 4,17 40,23 4,2 10 590 
Junho 89 4,17 40,23 3,2 950 1540 
Julho 75 4,17 40,23 2,7 1450 2990 
Agosto 73 4,17 40,23 2,6 1530 4520 
Setembro 120 4,17 40,23 4,3 -170 4350 
Outubro 160 4,17 40,23 5,8 -1620 2720 
Novembro 158 4,17 40,23 5,7 -1550 1170 
Dezembro 177 4,17 40,23 6,4 -2240 0 
 
O volume do elevatório tipo cisterna será a máxima de diferença acumulada positiva, 
somente para valores de S(t) maior que zero. O valor calculado foi de 4520 L. Portanto, 
o volume comercial do reservatório é de 5.000 L. 
 
 
b) Determine em % qual será a demanda mensal atendida pelo reservatório 
determinado. Qual foi a menor demanda, e qual foi a maior demanda? 
Para a determinação das demandas, foi realizada uma planilha no Microsoft Office Excel, 
utilizando as fórmulas apresentadas no MAPA de Hidráulica. Considerando os seguintes 
dados: 
• Área de captação do telhado = 40,23 m²; 
• Método da Simulação; 
• Dados pluviométricos do Anexo II; 
• Coeficiente de escoamento C =0,90; 
• Demanda diária de água, D = 5.139 L, sendo 5.000L para sistema hidropônico e 
139 L da demanda diária de água para consumo. Considerou-se a quantidade de 
dias em cada mês para o cálculo da demanda mensal. 
• Volume do reservatório calculado no item a V = 5.000 L. 
M
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Janeiro 159,31 7,86 5 0 5,00 0 151,45 4,93 
Fevereiro 143,89 6,30 5 5 -132,59 0 132,59 7,85 
Março 159,31 4,56 5 0 -154,75 0 154,75 2,86 
Abril 154,17 3,58 5 0 -150,59 0 150,59 2,33 
Maio 159,31 4,16 5 0 -155,15 0 155,15 2,61 
Junho 154,17 3,22 5 0 -150,95 0 150,95 2,09 
Julho 159,31 2,72 5 0 -156,59 0 156,59 1,70 
Agosto 159,31 2,64 5 0 -156,67 0 156,67 1,66 
Setembro 154,17 4,34 5 0 -149,83 0 149,83 2,82 
Outubro 159,31 5,79 5 0 -153,52 0 153,52 3,64 
Novembro 154,17 5,72 5 0 -148,45 0 148,45 3,71 
Dezembro 159,31 6,41 5 0 -152,90 0 152,90 4,02 
 
O percentual de demanda atendida foi calculado a partir da seguinte fórmula: 
𝐷𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎 𝑎𝑡𝑒𝑛𝑑𝑖𝑑𝑎 (%) = 
(𝐷𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎 𝑚𝑒𝑛𝑠𝑎𝑙 − 𝑆𝑢𝑝𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜)
𝐷𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎 𝑚𝑒𝑛𝑠𝑎𝑙
. 100 
O maior percentual de demanda atendida foi no mês de fevereiro, com 7,85%. Já o menor 
percentual de demanda atendida foi no mês de agosto, com 1,66%. 
 
FASE 2: DETERMINAR O TAMANHO DO CARNEIRO HIDRÁULICO EM FUNÇÃO DA VAZÃO 
OBTIDA 
Para realizar o cálculo do carneiro hidráulico foram considerados os seguintes parâmetros: 
• Altura de queda (h) = 2,90 m; 
• Altura de elevação (H) para o sistema hidropônico = 3,20 m; 
• Volume (V) a ser recalcado diariamente, V = 5 m³; 
• Perda de carga no recalque (hf) = 2,6025 m. 
 
Passo 1 - Cálculo do rendimento hidráulico, em que: 
𝑅𝑒𝑙𝑎çã𝑜 ℎ/𝐻 = 
ℎ
𝐻 + ℎ𝑓
 
A relação h/H obtida foi de 0,50. Consultando a Tabela 2 do Anexo III do MAPA, obteve-se que 
o rendimento (R) é de 80%. 
Passo 2: Cálculo da vazão de alimentação, em que: 
𝑄. ℎ. 𝑅 = 𝑞. 𝐻 
✓ q = vazão recalcada (L/min); 
✓ R = rendimento do carneiro hidráulico; 
✓ Q = vazão de alimentação (L/min); 
✓ h = altura de queda (m); 
✓ H = Altura total de recalque (desnível + perda de carga) (m). 
Substituindo os valores na equação, tem-se que: 
𝑄. (2,90). (0,80) = (5000/(60 ∗ 24). (5,8025) 
Portanto, a vazão de alimentação Q é igual a 8,68 L/min. 
 
Passo 3: Determinação do tamanho do carneiro hidráulico 
Consultando a Tabela 3 do Anexo III do MAPA, obteve-se que o Carneiro Hidráulico deve ter as 
seguintes características: 
✓ Tubo de entrada: 1” 
✓ Tubo de saída: ½” 
✓ Tamanho: Nº 3 
 
FASE 3 
Foram utilizados os seguintes dados para o cálculo da potência da bomba: 
✓ Pressão requerida (pr) = 100 kPa = 10,2 mca; 
✓ Desnível geométrico (h) = 3,2 m; 
✓ Perda de carga: não foram informados dados suficientes para a realização do cálculo, 
como diâmetro do tubo, material do tubo e cotas horizontais do sistema dede recalque; 
✓ Rendimento da bomba η = 75%; 
✓ Vazão Q = 60 L/min = 0,001 m³/s; 
✓ Peso específico γ = 1000 kgf/m³; 
✓ Aceleração da gravidade, g = 10 m/s² 
Passo 1: Cálculo da altura manométrica (Hman) 
Hman = pr + h = 10,2 + 3,2 = 13,4 m 
 
Passo 2: Cálculo da potência hidráulica em CV 
𝑃 = 
γ𝑄𝐻𝑚𝑎𝑛
75
 
Substituindo os valores na equação acima: 
𝑃 = 
(1000). (0,001). (13,4)
75
 
Portanto, P = 0,18 CV 
 
Passo 3: Cálculo da potência hidráulica em kW 
𝑃 = 𝑔. 𝑄. 𝐻𝑚𝑎𝑛 
Substituindo os valores na equação acima: 
𝑃 = (10). (0,001). (13,4) 
Portanto, P = 0,134 kW = 134 W 
 
Passo 4: Cálculo da potência ideal em CV 
𝑃 = 
γ𝑄𝐻𝑚𝑎𝑛
75. 𝜂
 
Substituindo os valores na equação acima: 
𝑃 = 
(1000). (0,001). (13,4)
75. (0,75)
 
Portanto, P = 0,24 CV 
 
Passo 5: Potência nominal em CV 
A potência necessária para o funcionamento da bomba é de 0,24 cv. Para atender a essa 
potência ideal, a potência nominal é de 1/3 cv, visto que essa é a potência comercial de bomba 
que mais se aproxima do necessário. 
 
FASE 4 
a) Com base nos valores obtidos na Etapa I, indique a média mensal de GLP disponível para a 
operação da bomba. Com isso, determine quantas horas por dia a bomba irá operar. 
A média mensal de GLP disponível calculada a partir da Etapa 1 foi de: 163,82 L. 
Para calcular quantas horas a bomba irá operar por mês, fez-se o seguinte cálculo: 
163,82/1,8 = 91,01 h 
Para calcular quantas horas a bomba irá operar por dia, fez-se o seguinte cálculo: 
91,01/30 = 3,03 h 
 
b) Considerando o volume de coleta da saída do sistema de 1/5 do total irrigado por dia (5 
m³), qual será a taxa de recirculação do volume de água/hora/dia? 
 
O volume de recirculação é de 1 m³/dia. Portanto a taxa de recirculação é de 0,33 m³ de 
água/hora/dia. 
 
ETAPA 3 
 
FASE 1 
a) Não, pois considerando um mês de 30 dias, a produção de biogás será suficiente apenas 
para atender 3,03 horas/dia do consumo energético da bomba centrífuga. 
b) Não. Entretanto, foi capaz de atender 3,35% do sistema hidropônico juntamente com o 
consumo de água dos habitantes da casa. 
c) Serão utilizados 5.000 L para o sistema hidropônico somados a 1.000L do volume de 
recirculação, totalizando 6.000L/dia. Cada unidade de plantação de alface demanda 5 
L/dia, com tempo de produção de um mês. Portanto, a família conseguirá produzir 1200 
pés de alface por mês. 
d) A renda mensal da família será de R$2.100,00. 
 
FASE 2 
 
Caro gerente de projetos, 
 
Tendo em vista a construção de 50 casas populares que faremos na construtora, é 
necessário analisar a implantação de sistemas sustentáveis no empreendimento, visto que 
muitas famílias que morarão no novo conjunto habitacional passam por dificuldades para se 
manter. Por isso, gostaria de propor algumas medidas para que as casas sejam 
autossustentáveis e que também gere alguma espéciede renda para as famílias. Segue abaixo 
o modelo do projeto da casa autossustentável: 
 
O projeto apresentado acima possui alguns sistemas de economia. O primeiro deles é a 
captação de águas pluviais no telhado da casa, sendo necessária uma cisterna de 5.000 L para o 
aproveitamento total dessa água. A água captada será suficiente para atender o consumo da 
família e ainda ajudará em partes a irrigação de um sistema hidropônico. 
O segundo é o aproveitamento do biogás da decomposição das matérias orgânicas, 
como resíduos de produção vegetal, de produção animal e de atividades humanas. Esse biogás 
servirá de combustível para a geração de energia elétrica. Essa energia será utilizada para a 
recirculação de água do sistema hidropônico, fazendo com que a bomba consiga operar cerca 
de 3h por dia. Além disso, o sistema hidropônico será responsável pela geração de renda das 
famílias, uma vez que poderão ser produzidos até 1.200 pés de alface/mês, totalizando uma 
renda mensal de R$2.100,00. 
A construção de um empreendimento como esse não só gerará uma transformação na 
vida das famílias, como também terá impacto na forma como nossa empresa é vista no mercado. 
O sistema ainda não perfeito, precisará de algumas melhorias na eficiência da captação de água 
de chuva, pois supre apenas 3,35 % da demanda total de água (consumo pessoal + sistema 
hidropônico). Porém esse valor é significativo, tendo em vista que estamos falando de famílias 
sem fonte de renda e que já conseguiriam economizar toda a água do consumo próprio e ainda 
parte da água utilizada para a plantação de alfaces. Uma alternativa para a melhoria do 
suprimento de água do sistema seria a impermeabilização de algumas áreas do terreno com 
lonas, aumentando as áreas de contribuição para captação de águas de chuva. 
Além de todas melhorias e economias supracitadas, também pode-se utilizar o 
biofertilizante produzido a partir do biodigestor para ajudar na nutrição da plantação de alface. 
Desse modo, serão produzidos alimentos mais saudáveis, com menor impacto ao meio 
ambiente. Em adição, o uso de biofertilizantes proporciona o fortalecimento das plantas, 
garantindo maior resistência ao ataque de pragas e doenças. Vale ressaltar também que o 
biofertilizante poderá ser comercializado, tornando-o também uma fonte de renda para as 
famílias. 
De acordo com o que foi apresentado, nota-se que a construção de casas 
biossustentáveis é extremamente vantajosa. É vantajoso para o meio ambiente, pois produz 
energia limpa, diminui o consumo de água e reaproveita os resíduos. É vantajoso para as famílias 
que morarão no conjunto habitacional, pois terão na casa um sistema econômico de água e de 
energia, e conseguirão obter fonte de renda. E, ainda, é vantajoso para nossa empresa, uma vez 
que ela será bem vista no mercado e irá movimentar a economia local.