Hidraulica - dimensionamento Conjunto motobomba

Dados fornecidos

- Vazão necessária (Q): 12,0 L/s

- Jornada de trabalho (T): 12 h/d

- Altura do nível d’água: 6,0 m

- Dados topográficos sobre o terreno: Anexo I

Vazão da bomba de acordo com a jornada de trabalho:

Q = (12h/24h) x 12 L/s= 24 L/s

Traçado do perfil do terreno e da tubulação

Ver Anexo II. Com base no perfil do terreno optou-se por utilizar tubulação PVC rígido (C=140), por sua disponibilidade no mercado. A tubulação foi enterrada preferencialmente entre 0,5 e 1,0 m de profundidade.

Escolha do local de assentamento do conjunto motobomba

O conjunto motobomba foi assentado em uma plataforma na cota 2,0 m, entre as estacas (0+2) e (0+5), de modo a localizar-se próximo do curso d’água, visando reduzir o comprimento da tubulação de sucção e evitar a ocorrência de cavitação.

Determinação da altura geométrica de sucção e recalque

As alturas de sucção e recalque foram determinadas a partir do perfil do terreno e da tubulação. Considerando o eixo da bomba a uma altura de 2,15 metros do nível d’água, conforme mostrado no detalhe do Anexo II.

HGS = 2,15 m

HGR = 21,322 m

HG = 23,472 m

Cálculo dos diâmetros das tubulações de sucção e recalque

Vazão da bomba: Q = 24 L/s = 0,024 m³/s

D = 1,3 x (T/24)0,25√Q

D = 169 mm

Pelo fato deste diâmetro não ser encontrado comercialmente, para a tubulação de recalque, utilizaremos 150 mm (imediatamente inferior) e para a tubulação de sucção, utilizaremos 175 mm (imediatamente superior).

DS = 175 mm

DR = 150 mm

De acordo com o critério das velocidades econômicas, os diâmetros encontram-se dentro dos valores recomendados:

Q= A * V => V = 4 * Q / (п * D2)

VS = 0,50 m/s < 1,0 m/s

VR = 0,68 m/s < 2,0 m/s

Determinação dos comprimentos das tubulações de sucção e de recalque e das peças especiais necessárias

Os comprimentos foram obtidos através do desenho do perfil do terreno:

LS = 5,95 m

LR = 127,25 m

Parte da tubulação submersa:

h = 2,5 * DS + 0,1

h = 2,5 * 0,175 + 0,1 = 0,52 m.

Foi utilizado o valor 0,57 m para minimizar a chance de cavitação.

Peças especiais necessárias:

• 1 Válvula de pé com crivo

• 2 Curvas de 90º

• 1 Redução Excêntrica

• 1 Ampliação Concêntrica

• 1 Válvula de Retenção

• 1 Válvula de Gaveta

Cálculo da altura manométrica da instalação

As perdas de carga na instalação foram calculadas utilizando-se o Método dos Comprimentos Equivalentes e a Expressão Geral.

Tubulação de sucção

Comprimento da tubulação 5,95 m

Peças especiais Qtde. Comprimento equivalente

Válvula de pé com crivo 1 43,4 m

Curva de 90° 1 2,1 m

Redução excêntrica 1 1,5m

Comprimento total da tubulação 52,95 m

ht = 10,646 * L/D 4,87 * (Q/C)1,852 (Hazen-Williams)

htS = 10,646 * 52,95/0,1754,87 * (0,024/140)1,852

htS = 0,290 m

Tubulação de recalque

Comprimento da tubulação 127,25 m

Peças especiais Qtde. Comprimento equivalente

Ampliação concêntrica 1 2,4 m

Válvula de retenção 1 19,2 m

Válvula de gaveta 1 1,1 m

Curva de 90° 1 1,9 m

Comprimento total da tubulação 151,85 m

ht = 10,646 * L/D 4,87 * (Q/C)1,852 (Hazen-Williams)

htR = 10,646 * 151,85/0,154,87 * (0,024/140)1,852

htR = 1,764 m

Portanto,

Hm = HGR + HGS + htS + htR

Hm= 21,322 + 2,15 + 0,282 + 1,764 = 25,526 m  Hm = 26m

Seleção da Bomba

Fazendo uso do programa AgriBombas, considerando a vazão de 86,4 m3 h-1, a altura manométrica de 26 m, a cidade de Viçosa onde a altitude é de 648 m e temperatura da água de 20ºC, foi escolhido uma bomba monoestágio da marca Mark Peerless, modelo DX 3500 rpm, monoestágio, rendimento de 79,0% de Potência solicitada de 10,53 cv e potência do motor de 12 cv.

Como o ponto de projeto ficou entre duas curvas de diâmetro de rotor (entre 142 mm e 151 mm), o maior diâmetro foi escolhido para evitar sobrecarga durante o funcionamento da bomba.

Estudo da Cavitação:

Condições para não cavitação: NPSHD ≥ NPSHR ou ainda:

NPSHD ≥ 1,15 x NPSHR (folga de segurança).

NPSHR = 1,905 m (Dado do Fabricante)

NPSHD = Patm/γ – (HSMAX + PV/γ + hS)

onde: γ = 1000 kgf/m2

Patm/γ em Viçosa =10,00 - 0,0012 x A = 10,00 – 0,0012 x 648 = 9,22