Engenharia Civil Disciplina

Universidade Federal do Paraná
Setor de Tecnologia
Departamento de Hidráulica e Saneamento
Curso: Engenharia Civil
Disciplina: TH030 - Sistemas Prediais Hidráulicos Sanitários
Exercício Aula 10 – Sucção e Recalque: Dimensionamento de Tubulação e Potência da
Bomba
GABARITO
Dimensionar a tubulação de um sistema de recalque de um edifício residencial de 10 pavimentos, dado
que o consumo diário é de 60.000 L. Ainda, estabelecer a potência da bomba, considerando-se os
seguintes dados adicionais:
 Alturas estáticas de sucção e de recalque, respectivamente: HEst_S = 2,0 m e HEst_R = 40 m.
 Comprimento da tubulação de sucção e de recalque, respectivamente: LS = 3,0 m e LR = 61 m.
 Peças na sucção: 1 válvula de pé com crivo; 1 curva de 90º (macho); 2 cotovelos curtos; 1 Tê de saída
bilateral; 2 registros de gaveta abertos.
 Peças no recalque: 1 válvula de retenção (leve); 5 cotovelos curtos; 1 saída de canalização.
 Material: tubulação de aço galvanizado; conexões de ferro maleável classe 10.
 Rendimento do conjunto motor-bomba de 40%.
SOLUÇÃO:
Etapas de solução:
Cálculo da capacidade da bomba (vazão horária) → Cálculo dos diâmetros da tubulação (Recalque e
Sucção) → Cálculo da Perda de carga nas tubulações (Sucção e Recalque) → Cálculo da Altura
Manométrica → Cálculo da Potência da Bomba.
(a) Cálculo da capacidade da bomba:
A capacidade da bomba é equivalente à vazão horária de bombeamento, considerando que a norma indica,
como referência, utilizar 20% do consumo diário como sendo a capacidade da bomba:
 Vazão horária (Q): função da % do consumo diário (previsto por norma) e do consumo diário no edifício
Q= 0,2 x Cd = 0,2 x 60.000 L = 12.000 L/h → 12 m³/h → 3,33 L/s ou 0,0033 m³/s
 Tempo de bombeamento: relação entre a vazão horária e o tempo total necessário para atingir o volume
equivalente do consumo diário
T = Cd/Q = 60.000 [L] / 12.000 [L/h] = 5 h.
(b) Cálculo dos diâmetros da tubulação:
 Tubulação de recalque: fórmula de Forchheimer (vazão horária e a fração diária que é realizada o bombeamento)
√ √ , lembrando que Q é dado em m³/s e X é a razão entre o número de horas de
bombeamento por 24 horas.
√ √
√
√ ⁄
, neste caso, foi adotado o
diâmetro comercial de 50 mm que é o DN mais próximo ao diâmetro necessário no dimensionamento.
 Tubulação de sucção: adotar um DN superior mais próximo ao diâmetro da tubulação de recalque
= 60 mm 2 ½“ (é o DN superior mais próximo) [lembrar que para tubos de PPR da Amanco, a
tubulação comercial é de 63 mm, para Amanco e Tigre material de PVC é de 60 mm]
(c) Cálculo da perda de carga
 Sistema de sucção:
1º Perda de carga unitária – utilização do Ábaco ou equação de Fair Whipple Hsiao, considerando o tipo
de material fornecido no enunciado (aço galvanizado), Q em L/s e D em mm.
2º Comprimento equivalente (conexões no sistema de recalque): procurar na tabela a conexão específica
para o diâmetro de sucção (60 mm)
1 válvula de pé com crivo
1 curva 90º (macho)
2 cotovelos curtos
1 Tê bilateral
2 registros de gaveta abertos
Total
=1 x 17
=1 x 1,68
=2 x 2,35
=1 x 4,16
=2 x 0,4
= 28,34 m
3º Perda de carga no recalque:
ΔhR = J (LReal +Leq) = 0,026 (3,0 +28,34) = 0,8148 m.
 Sistema de recalque:
1º Perda de carga unitária – utilização do Ábaco ou equação de Fair Whipple Hsiao, considerando o tipo
de material fornecido no enunciado (aço galvanizado), Q em L/s e D em mm.
2º Comprimento equivalente (conexões no sistema de recalque): procurar na tabela a conexão específica
para o diâmetro de recalque (50 mm)
1 válvula de retenção leve
5 cotovelos curtos
1 saída de canalização
Total
=1 x 4,2
=5 x 1,88
=1 x 1,5
= 15,1 m
3º Perda de carga no recalque:
ΔhR = J (LReal +Leq) = 0,060 (61,0 + 15,1) = 4,6 m.
(d) Cálculo da altura manométrica (Hm):
A altura manométrica é calculada pelo somatório entre as alturas estáticas de sucção e de recalque, e as
respectivas perdas de carga no trecho de sucção e no trecho de recalque:
Hm=Σ(Alturas estáticas) + Σ(perdas de carga)
Hm=(Hest_S +Hest_R) + (ΔhS+ ΔhR)
Hm=(2,0+40)+(0,8148+4,6)
Hm=47,41 m
(e) Cálculo da potência da bomba
A potência da bomba pode ser diretamente calculada através da vazão horária, da altura manométrica e do
rendimento do conjunto motor-bomba: (vazão em m³/s)