Memorial descritivo para calcular bombas hidráulicas

DIMENSIONAMENTO DAS BOMBAS

        Segundo a NBR 5626:1998 um sistema de recalque deve ser atendido por, no mínimo, duas bombas em paralelo. Sendo que uma fica em funcionamento e outra em stand by, devido à segurança. Conforme indica a norma, a vazão mínima diária para uma bomba é de 15% do consumo diário.

Capacidade de descarga

        O dimensionamento foi baseado no livro Instalações Hidráulicas Prediais e Industriais, 4ª edição, 2010, Archibald Joseph Macintyre, que considera a vazão sendo o consumo diário dividido por 4,5, pois ele defende que existirão três períodos de 1 hora e 30 minutos, ou seja, 4h e 30 minutos de operação.

Dimensionamento das tubulações de sucção e de recalque das bombas

        Foi empregada a fórmula de Forchheimmer para escolha do diâmetro da tubulação de recalque:

Dr = 1,3 x [pic 1]

Onde:

Dr = diâmetro nominal do recalque, em metros.

Q = descarga da bomba, em m³/s.

H = número de horas de funcionamento no período de 24 horas.

- No projeto será usado 4,5 horas conforme o livro do Macintyre.

X = [pic 2]

        Para efeito de segurança, e evitar a cavitação na bomba, o diâmetro da tubulação de sucção é escolhido adotando-se uma bitola comercial imediatamente acima da de recalque.

Cálculo da altura manométrica

A altura manométrica da bomba será igual à perda de carga na sucção e recalque somada à altura geométrica.

Hm = Hg + ΔHs + ΔHr

Hg – altura geométrica

ΔHs - perda de carga na sucção

ΔHr – perda de carga no recalque

Perdas de cargas

        Para o cálculo das perdas de cargas tanto da sucção como recalque utilizou-se a fórmula universal ou equação de Darcy-Weisbach, com fator de atrito 0,02 para ferro Galvanizado.

ΔH = 0,0827 x f x Q² x (Lreal +Leq)

  [pic 3]

        O comprimento equivalente (Leq) foi retirado da Tabela 3.6 do Livro de Hidráulica Básica, 4ª edição, Rodrigo Melo de Porto.

[pic 4]

1. Na Sucção (D = 0,10 m):

- Válvula pé com crivo (Leq1)

        - Curva 90° (Leq2)

        - Tê de passagem direta (Leq3)

        - Registro de globo aberto (Leq4)

        - Redução excêntrica (Leq5)

        - tubulação (Lreal)

        b) No Recalque (D = 0,75 m)

        - Curva 90° (Leq6)

        - Válvula de retenção (Leq7)

        - Registro globo aberto (Leq8)

        - Tê de saída lateral (Leq9)

        - Curva 90° (Leq10)

        - Curva 45° (Leq11)

        - Ampliação (Leq12)

        - Tubulação (Lreal)

O cálculo da redução excêntrica e ampliação dependem do tipo de bomba, pois são necessários os diâmetros de entrada e saída da bomba para calcular sua perda de carga. Primeiramente foi calculada a altura manométrica do sistema desconsiderando seus valores, depois escolheu-se a bomba e em seguida somou-se os valores da perda de carga da (redução/ampliação), achando-se outra altura manométrica e confirmando se a bomba continua a mesma.

        Através do diagrama quadricular para a bomba KSB Meganorm escolheu-se o modelo de bomba a ser utilizada.

        Com Q = 0,00474 m³/s = 0,00474x60x60 = 17,064 m³/h e Hm = 70,0578 m conforme memorial de cálculo, percebe-se que a bomba a ser utilizada é a 32-200.1. Os diâmetros de entrada e saída dessa bomba são, respectivamente, 50 mm e 32 mm de acordo com o manual técnico da KSB Meganorm. Assim foi possível calcular a perda de carga da redução e ampliação.

[pic 5][pic 6][pic 7]

Para calcular a redução e ampliação, descobre-se a relação entre as áreas e fazendo interpolação com os valores da tabela 3.1 do Livro Hidráulica Básica, Rodrigo de Melo Porto, acha-se o valor de k.

A2 / A1	0,10	0,20	0,30
K	0,46	0,41	0,36

         Tabela 3.1 do Livro Hidráulica Básica, Rodrigo de Melo Porto.

Calculou-se a perda de carga da redução através das fórmulas:

                              [pic 8][pic 9]

[pic 10]

        Onde: D2 é o menor diâmetro da redução.

        

E Calculou-se a perda de carga da ampliação através das fórmulas:

[pic 11]

[pic 12]

        Onde: D1 é o menor diâmetro da ampliação.

        Após os cálculos, Verificou-se que não é necessário mudar a bomba escolhida anteriormente (KSB 32-200.1)

NPSH disponível

        Para efeitos de cálculo, deve-se considerar o fenômeno de cavitação, que pode causar problemas na bomba. No entanto, pode ser calculado segundo o uso do NPSH do sistema. Referindo-se a disponibilidade de energia do liquido ao entrar na bomba.

[pic 13], Onde: [pic 14]

O cálculo da pressão atmosférica pode ser feito como a seguir:

[pic 15]

Onde h é a altura do local mais a altura de sucção. Como a altitude média da cidade de Teresina é de 72 m e a altura de sucção é 1 m, adota-se h = 73 metros.