22ª QUESTÃO
Uma estação elevatória localizada a 200 metros de altitude (Patm/
) recalca
de água a 25 o C através de uma canalização antiga, de aço galvanizado. A tubulação de recalque é composta de um trecho com 150 m de comprimento e a tubulação de sucção com 5 m de comprimento. Ao longo da tubulação de recalque existem dois cotovelos de
, uma ampliação, uma válvula de retenção, um registro de gaveta e uma saída de canalização. Ao longo da tubulação de sucção existem uma redução, dois cotovelos de 450 e uma válvula de pé e crivo. Considerando o período de funcionamento do conjunto moto-bomba de 06 horas por dia, uma altura de sucção de 3 m e uma altura de recalque de 40 m , determine:
- O diâmetro da linha de recalque e de sucção, com o critério de economia.
- A perda de carga distribuída, localizada e total na tubulação de sucção (utilize a equação de Hazen-Williams).
- A perda de carga distribuída, localizada e total na tubulação de recalque (utilize a equação de Hazen-Williams).
- A altura manométrica total.
- A potência do motor (
).
- Considerando que o NPSH do modelo da bomba escolhida é de 3 m , verifique a possibilidade de cavitação deste sistema de bombeamento.
Passo 1
O enunciado trata de uma estação elevatória que bombeia água à vazão de
,L/s (
,
/s) com altura estática de sucção
,m e de recalque
,m, em tubos de aço galvanizado usando a equação de Hazen–Williams para perdas distribuídas e coeficientes
para perdas localizadas. Vamos determinar:
- Diâmetros de sucção e recalque pelo critério de economia (velocidades em faixa economicamente viável).
- Perdas distribuídas, localizadas e totais em sucção.
- Perdas distribuídas, localizadas e totais em recalque.
- Altura manométrica total
. - Potência do motor considerando eficiências
(mecânica) e (bomba). - NPSH disponível e comparação com NPSH requerido de 3 m para verificar cavitação.
Passo 2
Critério de economia em tubulações de aço galvanizado recomenda velocidades entre 1 m/s e 2,5 m/s. Usamos:
Para sucção escolhemos
,m/s:
Para recalque escolhemos
,m/s:
Passo 3
Perdas na sucção
,m,
,m).
- Velocidade
- Perda distribuída (Hazen–Williams,
:
- Perdas localizadas: temos uma redução
, dois cotovelos de cada) e válvula de pé e crivo ( .
- Total sucção
Passo 4
Perdas no recalque
,m,
,m).
- Velocidade
- Perda distribuída
- Perdas localizadas: dois cotovelos de
( cada), ampliação , válvula de retenção ( , registro de gaveta , saída de canalização .
- Total recalque
Passo 5
Altura manométrica total
Passo 6
Potência hidráulica na bomba
Potência no motor considerando
e
em série
:
Passo 7
NPSH disponível na sucção
com
,m,
,m,
,m e
,m.
Como
,m
NPSH requerido (3 m), não há risco de cavitação.
Resposta
Diâmetros:
,m,
,m
Sucção: ,m,
,m, total
,m
Recalque: ,m,
,m, total
,m
Altura manométrica total ,m
Potência motor ,kW
NPSH disponível ,m
3 m → sem cavitação.
Sucção:
Recalque:
Altura manométrica total
Potência motor
NPSH disponível