Instalação Elevatória: Sistema de Transporte de Água

INSTALAÇÃO HIDRÁULICA Instalação Elevatória Prof Marcelo Benetti correa da Silva Instalação elevatória A instalação elevatória é um sistema que tem por função transportar água de um ponto para outro de uma canalização ou rede de canalizações tanto no plano vertical do reservatório inferior para o superior por exemplo como no horizontal É constituído de Grupo motorbomba Canalização de sucção Canalização de recalque Grupo motorbomba A bomba é uma máquina que recebe trabalho mecânico de um motor através de um eixo ligado ao seu rotor que transforma em energia hidráulica capaz de deslocar um líquido de um ponto a outro da canalização vencendo as resistências que se apresentam no percurso Grupo motorbomba A função do motor de qualquer motor é de simplesmente girar um eixo É necessário o emprego de dois grupos motorbomba ficando um de reserva para atender eventuais emergências Geralmente o motor é elétrico e a bomba tipo centrífuga Grupo motorbomba Os grupos motorbomba devem funcionar alternadamente em períodos de 30 dias para que o desgaste seja uniforme e também evitar o emperramento por falta de uso Os grupos motorbomba devem ser instalados em local conveniente próximos ao reservatório inferior exceto em cima escolhidos de forma que Grupo motorbomba Tenha área mínima de 1m2 para cada grupo motorbomba dependendo do porte do conjunto Seja fechado por porta tipo veneziana em metal Canalização de sucção É a canalização que conduz a água do reservatório inferior até a bomba Quando o reservatório inferior é compartimentado terá canalizações de sucção independentes de tal forma que cada compartimento é capaz de alimentar sozinho a bomba A bomba pode estar instalada abaixo ou acima do nível do reservatório Canalização de sucção Quando está abaixo é denominada afogada ou de sucção positiva é a situação mais recomendada Quando está acima é denominada sucção negativa ou aspirante a canalização de sucção deve ter válvula de pé com crivo para que fique sempre com água em seu interior evitandose a escorva da bomba Canalização de recalque É a canalização que conduz a água da bomba até o reservatório superior É dotada de válvula de retenção e de registro de gaveta A válvula de retenção visa proteger a bomba de excesso de pressão do efeito do golpe de aríete e da possibilidade da mesma girar em sentido contrário Canalização de recalque É a canalização que conduz a água da bomba até o reservatório superior É dotada de válvula de retenção e de registro de gaveta O registro de gaveta tem a função de possibilitar a manutenção e regular a vazão Altura Manométrica A altura manométrica total é igual a soma das alturas manométricas de sucção e recalque Na realidade a altura manométrica é uma altura teórica que deve ser calculada O grupo motorbomba deve fornecer energia necessária à água para que ela vença o desnível entre o reservatório inferior e o superior isto é a diferença geométrica entre os dois reservatórios mais as perdas de cargas interpostas no percurso Teorema de Bernouilli Sabemos da hidráulica pelo trinômio de Bernouilli em qualquer escoamento a soma das energias de posição de pressão e cinética é uma constante entre dois pontos 1 e 2 da tubulação mais a perda de carga Teorema de Bernouilli Z1 p1γ v1 22g Z2 p2γ v2 22g J perda de carga Se aplicarmos o Teorema de Bernouilli considerando o ponto 1 na bomba e o ponto 2 no RS teremos Z1 0 Z2 altura do RS p1 p2 v2 0 v1 22g desprezível para cálculos usuais Altura Manométrica Hman Hestática Hperdas Hman Hs Js Hr Js Altura Manométrica Hs Altura geométrica de sucção que corresponde ao desnível entre o eixo da bomba e o nível de água no RI na pior situação sem água Pode ser positiva ou negativa depende da bomba estar afogada ou não Js Perda de carga na sucção Hr Altura geométrica de recalque que corresponde ao desnível entre o eixo da bomba e o eixo da canalização de saída do líquido no RS Jr Perda de carga no recalque Dimensionamento do sistema Vazão Diâmetro da canalização de recalque Diâmetro da canalização de sucção Perdas de cargas nas canalizações Altura manométrica total Seleção do grupo motorbomba Dimensionamento da canalização de recalque A NBR 562698 recomenda a utilização da fórmula de Forchheimmer para o dimensionamento da canalização de recalque em instalações prediais Dr 13Q12X14 Dr diâmetro nominal da canalização de recalque em m Q vazão da bomba em m3s X t24h sendo t o número de horas de funcionamento da bomba em um dia normalmente 4 ou 5 horas Dimensionamento da canalização de sucção Para o diâmetro da canalização de sucção geralmente se adota o diâmetro comercial imediatamente superior ao diâmetro calculado para a canalização de recalque 280 Esquema vertical Esquema em Planta Baixa Projeto e dimensionamento de uma instalação de recalque Dados Consumo diário de água potável Cd 14000 Ldia Número de horas de funcionamento das bombas nhf 5 hdia Máximo 666 hdia 1 Cálculo da vazão de recalque Qr Qr Cd nhf x 3600 14000 5 x 3600 078 Ls 2 Dimensionamento da coluna de recalque CR e linha de sucção LS DiCR 13 x Qr ½ x X ¼ Sendo DiCR Diâmetro interno da coluna de recalque em m DeCR Diâmetro externo da coluna de recalque em m Qr vazão de recalque em m3s 078 1000 000078 m3s X número de horas de funcionamento das bombas a cada 24 horas X nhf 24 5 24 0208 DiCR 13 x 000078 ½ x 0208 ¼ 00245 m Para PVC DiCR 25 mm e DeCR 32 mm Diâmetro da linha de sucão DiLS 1 diâmetro superior ao da coluna de recalque DiLS 32 mm interno e DeLS 40 mm externo 31 Determinação da altura manométrica a Cálculo da altura geométrica Hg 210 3 27 x 5 310 070 Hg 2100 m ver desenho b Cálculo da perda de carga na sucção HpLS LtotalLS JLS LtotalLS LrealLS LequivalenteLS b1 Cálculo do comprimento real na sucção LrealLS 04 15 14 33 m ver desenho b2 Cálculo do comprimento equivalente na linha de sucção PVC DNi 32 mm Tabela 6 NBR 5626 b3 Comprimento total LtotalLS 33 141 178 m Peça Quantidade Lequivalente Total Entrada de borda 1 1 06 06 Registro gaveta 2 04 08 Tê bilateral 2 46 92 Joelho 90o 1 20 20 Tê pdireta 1 15 15 Total 141 b4 Cálculo da perda de carga unitária na sucção Pelo nomograma da Figura 3 da NBR 5626 PVC Diâmetro 32mm 1 ¼ Vazão 078 Ls JLS 0042 mm Pela Fórmula de FairWhippleHsiao b5 Cálculo da perda de carga total na sucção HpLS LrealLS LequivalenteLS JLS HpLS 330 1410 0042 073 m c Cálculo da perda de carga no recalque HpCR LtotalCR JCR LtotalCR LrealCR LequivalenteCR c1 Cálculo do comprimento real na coluna de recalque LrealCR 210 300 270 x 5 310 14 05 LrealCR 2360 m ver desenho C2 Cálculo do comprimento equivalente na coluna de recalque PVC DN 25 mm Tabela 6 NBR 5626 c3 Comprimento total LtotalCR 2360 1370 3730 m Peça Quantidade Lequivalente Total Válvula de retenção Tipo pesado 1 58 58 Registro gaveta 2 03 06 Tê bilateral 1 31 31 Joelho 90o 1 15 15 Saída de tubulação 1 13 13 Joelho 45o 1 14 14 Total 137 c4 Cálculo da perda de carga unitária na coluna de recalque Pelo nomograma da Figura 3 da NBR 5626 PVC Diâmetro 25mm 1 Vazão 078 Ls JCR 014 mm Pela Fórmula de FairWhippleHsiao c5 Cálculo da perda de carga total na coluna de recalque HpCR LrealCR LequivalenteCR JCR HpCR 2360 1370 014 522 m d Cálculo da perda de carga total Hp HpLS HpCR Hp 073 m 522 m 595 m e Altura manométrica da bomba Hm Hg Hp Hm 2100 m 595 m 2695 m 32 Determinação da potência do grupo motorbomba P Fs x Qr x Hm 75 η Onde Fs fator de segurança Qr vazão de recalque em Ls Hm altura manométrica em metros η rendimento do grupo motorbomba Adotase η050 75 fator de conversão de unidades P potência em HP ou CV