A escolha do diâmetro da tubulação de recalque é uma etapa fundamental no dimensionamento do sistema de bombeamento, pois influencia diretamente a velocidade do escoamento, as perdas de carga e o consumo de energia. Um diâmetro subdimensionado pode resultar em velocidades elevadas e grandes perdas de carga, aumentando a potência requerida da bomba, enquanto um diâmetro superdimensionado pode elevar o custo do sistema sem ganhos proporcionais. Assim, a seleção do diâmetro deve ser realizada com base em critérios hidráulicos, adotando-se faixas recomendadas de velocidade e considerando diâmetros comerciais disponíveis.

  1. a) Com base no critério de velocidade econômica, determine o diâmetro interno mínimo necessário para que a velocidade do escoamento não ultrapasse o limite recomendado.
  1. b) Considerando a disponibilidade de tubos de PVC soldáveis (Tabela 1), selecione o diâmetro nominal comercial (DN) que atenda tecnicamente ao projeto.
  1. c) Considerando o DN adotado, verifique se a velocidade de escoamento está dentro da faixa recomendada e confirme que o DN adotado é adequado.

 

ETAPA 2 – COMPRIMENTO EQUIVALENTE

 

O cálculo do comprimento equivalente tem como objetivo incorporar os efeitos das perdas de carga localizadas provocadas por acessórios, como curvas, válvulas e conexões, ao longo da tubulação. Esses elementos geram perturbações no escoamento que aumentam a dissipação de energia, podendo ser representadas como um comprimento adicional de tubulação retilínea equivalente.

  1. a) Consulte a Tabela 2 e determine o comprimento equivalente adicionado pelos acessórios hidráulicos do sistema.

 

  1. b) Determine o comprimento total equivalente do sistema.

 

ETAPA 3 – PERDA DE CARGA

O cálculo das perdas de carga permite quantificar a energia dissipada ao longo do escoamento devido ao atrito entre o fluido e as paredes da tubulação, bem como às irregularidades internas do sistema. Essa perda de energia depende de fatores como o comprimento da tubulação, o diâmetro interno, a vazão e as características do material. Neste estudo, será utilizada a equação de Hazen-Williams, amplamente aplicada em sistemas de abastecimento de água, a qual relaciona essas variáveis por meio de um coeficiente empírico que representa a rugosidade do tubo.

  1. a) Calcule a perda de carga distribuída, considerando o comprimento total equivalente obtido na etapa anterior. Utilize a equação de Hazen-Williams.

  

ETAPA 4 – ALTURA MANOMÉTRICA TOTAL (HMT)

 

 A altura manométrica total (HMT) representa a energia por unidade de peso que a bomba deve fornecer ao fluido para promover o escoamento no sistema, sendo composta pela diferença de nível entre os reservatórios (altura geométrica) e pelas perdas de carga ao longo da tubulação e dos acessórios.

Neste problema, considere que:

– Os reservatórios de sucção e de recalque estão abertos à atmosfera, de modo que os termos de pressão se anulam.

– As velocidades nos reservatórios são desprezíveis, não sendo necessário considerar a energia cinética.

  1. a) Calcule a HMT do sistema.

 

ETAPA 5 – POTÊNCIA DA BOMBA

A determinação da potência da bomba é essencial para garantir que o equipamento selecionado seja capaz de fornecer a energia necessária para o funcionamento adequado do sistema. A potência hidráulica representa a energia efetivamente transferida ao fluido, sendo função da vazão, da altura manométrica total e das propriedades do fluido. No entanto, devido às perdas internas no equipamento, a potência real requerida da bomba deve considerar o rendimento do sistema, resultando em um valor superior à potência hidráulica. Essa etapa permite avaliar o consumo energético e orientar a seleção adequada da bomba.

  1. a) Calcule a potência requerida da bomba, considerando o rendimento:

Tabelas: 

Fonte: a autora.

 

Faculdade: Unicesumar