UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO – UNEMAT
RICARDO AUGUSTO WALKER
AVALIAÇÃO DO SISTEMA DE BOMBEAMENTO DE ÁGUA:
ESTUDO DE CASO DO SISTEMA ALTO DA GLÓRIA, NO MUNICÍPIO
DE SINOP/MT.
Sinop
2017/1
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO – UNEMAT
RICARDO AUGUSTO WALKER
AVALIAÇÃO DO SISTEMA DE BOMBEAMENTO DE ÁGUA:
ESTUDO DE CASO DO SISTEMA ALTO DA GLÓRIA, NO MUNICÍPIO
DE SINOP/MT.
Projeto de Pesquisa apresentado à Banca Examinadora do Curso de Engenharia Civil – UNEMAT, Campus Universitário de Sinop-MT, como pré-requisito para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil.
Prof. Orientador: Wagner Bragante.
Sinop
2017/1
LISTA DE EQUAÇÕES
Equação 1 - Alturas geométricas e manométricas de elevação de um sistema de
bombeamento comum ... 19
Equação 2 - Teorema de Bernoulli...20
Equação 3 - Altura representativa da energia total do fluido, por unidade de peso .. 21
Equação 4 - Altura representativa da pressão atmosférica ... 21
Equação 5 - Quando um sistema de bombeamento similar ao da Figura 8 trabalha em regime permanente ... 21
Equação 6 - Altura representativa da energia total do fluido, por unidade de peso .. 22
Equação 7 - Altura representativa da perda de carga que acontece no escoamento do fluido do ponto 1 ao ponto 2 ... ... 22
Equação 8 - Altura representativa da energia total do fluido, por unidade de peso, do ponto 1 ao ponto 2 ... ... 22
Equação 9 - Altura manométrica de sucção do sistema de bombeamento ... 23
Equação 10 - Cálculo da eficiência da bomba ... 23
Equação 11 - Cálculo da eficiência da bomba ... 23
Equação 12 - Cálculo da potência absorvida pela bomba (CV) ... 24
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Localização do bairro ... 7
Figura 2 – Esquema do tratamento de água ... 11
Figura 3 – Captação com Balsa Flutuante ... 12
Figura 4 – Poço de Sucção; Bomba Submersa ... 13
Figura 5 – Componentes básicos de um sistema de bombeamento ... 14
Figura 6 – Características construtivas das turbobombas. ... 16
Figura 7 – Principais partes de uma bomba centrífuga radial. ... 17
Figura 8 – Sistema de bombeamento comum com bomba centrífuga. ... 19
Figura 9 – Instalação típica com manômentro à saída da bomba e vacuômentro à entrada. ... 20
LISTA DE ABREVIATURAS
ETA – Estação de tratamento de água ETE – Estação de tratamento de esgoto MT – Mato Grosso
PP – Projeto de Pesquisa
TCC – Trabalho de Conclusão de Curso
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas NBR – Norma Brasileira
DADOS DE IDENTIFICAÇÃO
1. Título: Avaliação do sistema de bombeamento de água: estudo de caso do
sistema Alto da Glória, no município de Sinop/MT.
2. Tema: Tratamento de água
3. Delimitação do Tema: Área: 30702003 – Tratamento de águas de
abastecimento e residuárias.
4. Proponente(s): Ricardo Augusto Walker 5. Orientador(a): Wagner Bragante
6. Coorientador(a):
7. Estabelecimento de Ensino: UNEMAT – Universidade do Estado de Mato
Grosso.
8. Público Alvo: Estudantes, Pesquisadores, e Profissionais da área de
Engenharia.
9. Localização: Sinop, CEP: 78550-000 10. Duração: 6 meses.
SUMÁRIO
LISTA DE EQUAÇÕES ... I
LISTA DE FIGURAS ... II
LISTA DE ABREVIATURAS ... III
DADOS DE IDENTIFICAÇÃO ... IV 1 INTRODUÇÃO ... 6 2 PROBLEMATIZAÇÃO ... 8 3 JUSTIFICATIVA ... 9 4 OBJETIVOS ... 10 4.1 OBJETIVO GERAL ... 10 4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ... 10 5 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ... 11
5.1 ESTAÇÃO ELEVATÓRIA OU BOMBEAMENTO ... 11
5.2 INSTALAÇÕES DO SISTEMA DE BOMBEAMENTO ... 12
5.2.1 Instalação Típica de Elevatória ... 13
5.3 SISTEMA ELEVATÓRIO OU DE BOMBEAMENTO ... 14
5.3.1 Bombas ... 15
5.3.1.1 Turbobombas ... 15
5.3.1.2 Sistema de Bombeamento Comum ou de Bomba Afogada ... 17
5.4 ALTURAS GEOMÉTRICAS E MANOMÉTRICAS DE ELEVAÇÃO DE UM SISTEMA DE BOMBEAMENTO COMUM ... 18
5.4.1 Teorema de Bernoulli ... 20
5.4.2 Aplicação do Teorema de Bernoulli na obtenção da equação que determina a altura manométrica de sucção de um sistema comum ... 21
5.4.3 Eficiência da bomba ... 23
6 METODOLOGIA ... 25
7 CRONOGRAMA ... 27
1 INTRODUÇÃO
A carência de alguns recursos naturais, principalmente a água, é sem dúvida um dos maiores problemas vividos pelo homem nos dias de hoje. (REVISTATAE, 2012). Assim sendo, o tratamento da água deve ser feito de modo a levar em consideração alguns aspectos, para que não coloque em risco a saúde da população, e a mesma seja tratada de maneira adequada, e também evitando ao máximo o desperdício.
Para o tratamento de água, a OMS (Organização Mundial da Saúde) fornece recomendações e índices, visto que toda água destinada ao consumo humano deve ser tratada nas Estações de Tratamento de Água (ETA). A viabilização de água de qualidade para a população é uma tarefa difícil e que demanda de vários processos e etapas fundamentais desenvolvidos nas Estações de Tratamento de Águas (ETA) que se diferenciam de acordo com o manancial optado para o abastecimento, podendo este, ser tanto superficial quanto subterrâneo. Assim, visto que seria impossível realizar o abastecimento e distribuição das águas e também o tratamento de esgoto sem bombas, o sistema de bombeamento merece um olhar específico.
Os sistema de bombeamento tem a função de trabalhar fornecendo energia cinética suficiente para que a água bruta seja transportada dos mananciais até as Estações de Tratamento de Águas, e também movendo a água das ETAs para toda a cidade.
Fatores como instalação, operação e manutenção interferem diretamente no desempenho, qualidade e durabilidade de uma bomba. Procedimentos rotineiros de manutenção, como verificação se não há vazamentos, e lubrificação, auxiliam a preservar o desempenho desejado da bomba, e também, evita que o sistema falhe por causa de defeitos, resultando na falta de água. (PÁDUA, 2008).
Uma vez que o bairro a ser analisado (Alto da Glória) se encontra em um dos pontos mais altos da cidade, pode se dizer que este seja um dos pontos críticos quando se diz respeito ao fornecimento de água tratada. Este bairro se localiza a aproximadamente 10km do centro de Sinop, como pode ser visto na Figura 1, a seguir.
Figura 1 – Localização do bairro Fonte: Google, (2017).
Considerando os fatos mencionados, podemos afirmar que o sistema de bombeamento é fundamental para a Estação de Tratamento de Águas (ETA), e assim sendo, o presente projeto de pesquisa, visa avaliar a eficiência e o rendimento do sistema de bombeamento da ETA de Sinop/MT.
2 PROBLEMATIZAÇÃO
Após enfrentar uma grande crise energética no ano de 2001, muitas dúvidas foram levantadas sobre diversos sistemas de abastecimento no Brasil. Essas dúvidas são consequências positivas da crise que foi passada. Durante esse processo involuntário e repentino, foi possível notar e aprender que existem meios de controle e conscientização quanto a eficiência energética. Deste modo, é possível levantar o questionamento referente a outros requisitos mínimos da qualidade básica de vida da população, como a abastecimento e tratamento de água. Visto que não apenas a energia, mas também a agua, são elementos básicos e fundamentais para a qualidade de vida da população, e também para o crescimento econômico e social do país.
Para o projeto em questão, leva-se em conta o seguinte questionamento: • O sistema de armazenamento e bombeamento da ETA Alto da Glória é
3 JUSTIFICATIVA
O serviço de fornecimento de água tratada à população urbana tem como sua maior despesa o consumo ineficiente de energia, que está diretamente ligado ao baixo rendimento do sistema em questão, proveniente da baixa eficiência dos seus componentes, como as bombas que são movimentadas a partir do uso de motores elétricos de indução, que abastecem os reservatórios e ainda muitas vezes as próprias redes de distribuição. O baixo rendimento dos componentes esta ligada a perdas localizadas e continuas, tanto no sistema em geral, como especificamente dentro dos componentes.
Deste modo, o presente trabalho avaliará se o sistema de armazenamento e bombeamento de água da Estação de Tratamento de Água (ETA) do Sistema Alto da Glória do município de Sinop/MT está rendendo e o quanto o mesmo é eficiente, em aspectos quantitativos.
4 OBJETIVOS
4.1 OBJETIVO GERAL
O objetivo geral desta pesquisa é avaliar se o sistema de armazenamento e bombeamento de água da ETA do Sistema Alto da Glória do município de Sinop-MT está rendendo conforme foi previsto em projeto e o quanto é eficiente.
4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Os objetivos específicos deste trabalho são:
• Analisar a vazão do sistema de armazenamento e bombeamento de água da ETA do Sistema Alto da Glória do município de Sinop-MT;
• Verificar a eficiência das estações elevatórias do sistema de captação e distribuição de água;
• Comparar a eficiência e o rendimento do sistema de bombeamento de água com os índices e tabela do fabricante;
• Verificar se o sistema utiliza algum método de otimização (horário de pico) para poupar energia.
5 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
5.1 ESTAÇÃO ELEVATÓRIA OU BOMBEAMENTO
Para que a água chegue até as nossas casas, é necessário que ela percorra um longo caminho. O processo se inicia na captação da água, a seguir ela é transportada do manancial para a estação onde acontece o tratamento, após isso, ela foi conduzida ao local onde é realizada a distribuição ao consumidor. Como pode ser observado na Figura 1 a seguir.(PÁDUA, 2008, p.28).
Figura 2 – Esquema do tratamento de água
Fonte: Pádua, (2008).
O transporte da água pode ser feito tanto por gravidade quanto pela utilização de bombas, a escolha de qual dos dois é feita de acordo com a topografia do terreno. Se a topografia do terreno for favorável, o transporte é feito por gravidade, ou quando isso não é possível, utilizam-se bombas. Junto com a necessidade da utilização de bombas para recalcar a água vem os gastos, que podem ser descritos como operação, energia elétrica, instalação e manutenção dos equipamentos. A operação e manutenção adequada dos equipamentos de uma estação elevatória, contribuem para que não haja falta de agua para a comunidade, proporcionando assim, mais qualidade de vida a população. (PÁDUA, 2008, p.28).
O conjunto elevatório, ou conjunto bomba-motor, precisará exercer força maior que a diferença de nível entre os dois pontos (manancial e armazenamento), e ainda toda a perda de carga ao longo de todo o percurso, sendo essas perdas:
perda de carga por atrito por toda extensão do sistema e perdas localizadas devido ao uso de peças especiais. (AZEVEDO NETTO, 1998, p.270).
5.2 INSTALAÇÕES DO SISTEMA DE BOMBEAMENTO
As bombas necessitam ser instaladas, preferencialmente, abrigadas. Porém, nem sempre esse requisito é possível ou necessário (por exemplo, bombas submersas), esses casos são, geralmente, tomados como casos excepcionais. Uma casa de bomba precisa ter além da iluminação e ventilação adequadas, o espaço suficiente para sua instalação, de maneira a possibilitar o acesso com segurança do operário. Para cada casa de bombas, devem ser previstas duas bombas, sendo uma delas de reserva, alternando o trabalho entre as unidades. (AZEVEDO NETTO, 1998, p.278). As elevatórias podem contar com diferentes formas, essas formas irão variar de acordo com as características e da quantidade de bombas, do espaço necessário para instalação e também do tipo de acionamento escolhido.
Quando utilizam-se bombas nas tomadas de água, podem ser executadas de diferentes maneiras, sendo elas, torre de tomada de água, caixa de tomada de água, captação flutuante e poço de sucção, como podem ser observadas nas Figuras 2 e 3. Conforme recomenda a norma NBR 12214, deve-se deixar uma distância mínima entre a bomba e o fundo do poço de sucção. (PÁDUA, 2008, p.31).
Figura 3 – Captação com Balsa Flutuante Fonte: Pádua, (2008).
Figura 4 – Poço de Sucção; Bomba Submersa Fonte: Pádua, (2008).
5.2.1 Instalação Típica de Elevatória
A analise de uma instalação de bombeamento pode ser dividida em duas partes:
1. Instalação ou sistema elevatório; 2. Estudo da bomba ou bombeamento.
Os elementos do sistema elevatório, (Figura 4) equivalem as características físicas achadas para o transporte da água de um nível para o outro, possuindo basicamente os seguintes dados levantados: (PÁDUA, 2008, p.28).
a) Desnível entre os reservatórios de sucção e de descarga ou recalque;
b) Vazão do sistema;
c) Comprimento e diâmetro da tubulação;
Figura 5 – Componentes básicos de um sistema de bombeamento
Fonte: Catálogo KSB BOMBAS S.A., (2000).
5.3 SISTEMA ELEVATÓRIO OU DE BOMBEAMENTO
Um sistema de bombeamento ou elevatório é composto pelo conjunto de acessórios, bombas, motores e tubulações necessários para transportar um fluido de um reservatório inferior ou de captação para um reservatório superior. (BRIDI, 2013, p.6). A bomba tem como sua principal função fornecer a energia necessária ao líquido para que o mesmo supere as resistências do encanamento, do desnível entre os reservatórios e seus acessórios. As especificações do projeto são a vazão pretendida e a altura manométrica total do sistema H. Além de alcançar a vazão de projeto, a bomba precisará ter potência necessária para ultrapassar o desnível e as resistências da tubulação. (DUTRA, 2005, p.5).
O sistema elevatório é composto por três partes:
b) Tubulação de recalque: une a saída da bomba ao reservatório superior; c) Conjunto elevatório: constituído por bombas e motores.
5.3.1 Bombas
Bombas são máquinas geratrizes que tem como função realizar o deslocamento de um líquido por escoamento. Ela transforma o trabalho mecânico recebido para seu funcionamento em energia, que é passado ao líquido sob as formas de energia cinética e pressão. A maneira como é feita a transformação do trabalho em energia hidráulica e o recurso para cedê-la ao líquido aumentando sua pressão e/ou velocidade permite classificar as bombas em dois grupos, as bombas de deslocamento positivo (volumétricas) e as turbobombas (não-positivos), também conhecidas como hidrodinâmicas. (BRASIL, 2010, p.65).
Do grupo de bombas de deslocamento não-positivo, temos como exemplo mais comum as bombas de concreto, que equipam os caminhões betoneira das centrais de concreto. No abastecimento de água, são utilizadas as bombas centrifugas, mistas ou axiais, que são o tipo mais comum de turbobombas. (MONACHESI, 2005, p.66).
5.3.1.1 Turbobombas
São as bombas de deslocamento não-positivo, tendo como objetivo transferir fluidos e cuja única resistência é a empregada pelo peso do fluido e pelo atrito. (BRASIL, 2010, p.66). Tal tipo de bomba é mais utilizado em sistemas de saneamento básico das regiões urbanas e nas industrias que utilizam líquidos em seus processos. Essas máquinas tem a movimentação do fluido produzida por forças que na massa líquida do mesmo. Tais forças são consequência da movimentação do rotor, o qual é composto por um certo número de pás especiais, esse rotor também pode ser chamado de impulsor, como podemos observar na Figura 5 a seguir. (BRIDI, 2013, p.6).
Figura 6 – Características construtivas das turbobombas.
Fonte: Brasil, (2000).
Quando se trata de alturas manométricas baixas e grandes vazões, as bombas do tipo propulsora, ou axial, são as mais apropriadas. Para alturas manométricas elevadas a bomba mais adequada é a centrífuga (radial). Quando se tem alturas manométricas e vazões moderadas, a mais usada é a de fluxo misto. (BRIDI, 2013, p.6).
Visto que as bombas centrífugas são as mais utilizadas em nosso país, daremos maior ênfase a ela. A movimentação do fluído acontece pela ação das forças que se reproduzem na massa do mesmo, sendo isso consequência da rotação de um eixo no qual é vinculado um disco (rotor, impelidor) munido de pás, ou hélices, o qual recebe o fluído pelo seu centro e pela ação da força centrífuga o expulsa pela periferia. (BRASIL, 2010, p.67). A transformação da maior parte da energia cinética em energia de pressão é realizada fazendo-se com que o fluído (líquido) que sai do disco do rotor, passe por um conduto de área crescente, como pode ser observado na Figura 6. (BRIDI, 2013, p.7).
Figura 7 – Principais partes de uma bomba centrífuga radial. Fonte: Bridi, (2013).
5.3.1.2 Sistema de Bombeamento Comum ou de Bomba Afogada
A classificação de um sistema de bombeamento é feita de acordo com o posicionamento da bomba em relação ao nível da superfície do fluido do reservatório inferior. Quando a bomba é instalada em um nível mais elevado do que aquele da superfície do fluido, o sistema é denominado “sistema comum”. Para o funcionamento deste sistema, a bomba necessita criar um vácuo suficiente em seu interior para que a pressão atmosférica, que age na superfície do fluido, empurre a
coluna de fluido, que esta na tubulação de sucção, para dentro da mesma. Por outro lado, o sistema de bomba afogada é aquele que a bomba é instalada num nível abaixo do que o nível da superfície do reservatório inferior. Fazendo assim, com que a pressão na sucção pode ser positiva, ou seja, maior do que a pressão atmosférica no local, pois existe uma coluna de fluido aplicando pressão na entrada da bomba. (CARVALHO E SILVA, 2008, p.79).
Para que uma turbobombas inicie a bombear, a mesma deve ser escorvada, ou seja, é necessário a adição de fluido na turbobomba e a tubulação de sucção com o fluido (líquido) a ser bombeado. Consequentemente, o ar existente no interior da tubulação de sucção e da bomba é expulso e a mesma pode começar a exercer sua função (bombear). Para que permaneça com a tubulação e bomba cheias, no sistema comum, é instalado uma válvula de pé no inicio da tubulação de sucção. Já no sistema de bomba afogada, o enchimento ocorre pelo desnível existente entre a bomba e o reservatório inferior. (BRIDI, 2013, p.8).
5.4 ALTURAS GEOMÉTRICAS E MANOMÉTRICAS DE ELEVAÇÃO
DE UM SISTEMA DE BOMBEAMENTO COMUM
Neste tipo de sistema são utilizados, os reservatórios (inferior e superior), a tubulação de sucção com a válvula de pé e crivo, o conjunto moto-bomba, a tubulação de recalque com a válvula de retenção e o registro de gaveta. As alturas geométricas são as alturas estáticas efetivas num sistema de bombeamento, como pode ser observado na Figura , a seguir. (BRIDI, 2013, p.9).
Figura 8 – Sistema de bombeamento comum com bomba centrífuga. Fonte: Bridi, (2013).
𝐻! = 𝐻! + 𝐻! Equação 1
Sendo:
Hs – altura geométrica de sucção – é a diferença de altura entre o nível do centro do rotor da bomba e o nível da superfície do fluido no reservatório inferior;
Hr – altura geométrica de recalque – é caracterizda como sendo a diferença de altura entre o nível que o fluido está sendo elevado e o nível do centro do rotor da bomba;
Hg – altura geométrica total – é a diferença de altura entre o nível que o fluido está sendo elevado e o nível da superfície do fluido no reservatório inferiror, ou seja, a soma de Hs e Hr.
5.4.1 Teorema de Bernoulli
Este teorema determina que no fluxo de um fluido incompressível em regime duradouro através de um conduto, sem perdas, a altura representativa da energia total do fluido, relativa a soma da altura característica da energia potencial (h), de pressão (𝜌/𝛾) e cinética (𝑉!/ 2𝑔), continua inalterável ao longo de uma linha de corrente. A Figura 8 apresente o Teorema de Bernoulli. (BRIDI, 2013, p.10).
Figura 9 – Instalação típica com manômentro à saída da bomba e vacuômentro à entrada.
Fonte: Bridi, (2013). Sendo assim, temos que:
ℎ!+!! ! + !!! !.! = ℎ!+ !! ! + !!! !.! Equação 2 Sendo:
h – energia de posição (potencial) – representa o trabalho que o fluido situado a uma altura h (m) acima do solo ou acima do plano de referência;
𝑃 𝛾 – altura piezométrica – altura representativa da energia relativa a pressão do fluido é a razão entre a pressão do fluido e seu peso especifico – (𝐾𝑔𝑓/𝑚! 𝐾𝑔𝑓/𝑚!) = (𝑚);
𝑉! 2𝑔 – altura cinética – altura representativa da energia relativa à velocidade do fluido – ( 𝑚 𝑠 ! (𝑚 𝑠!)) = (𝑚);
g – aceleração da gravidade; 𝛾 – peso especifico do fluido.
Assim sendo, podemos afirmar que este teorema pode ser utilizado para o desenvolvimento de equações que definem as alturas manométricas de um sistema de bombeamento no geral.
5.4.2 Aplicação do Teorema de Bernoulli na obtenção da equação que determina a altura manométrica de sucção de um sistema comum
A Equação 3, evidenciada a seguir, apresenta matematicamente a altura representativa da energia total do fluido, no ponto 1, que foi denotado pelos elementos: ℎ!,𝑃! 𝑒 𝑉! (altura, pressão e velocidade do fluido, respectivamente, no ponto 1). 𝐸𝑇! = ℎ!+!! ! + !!! !.! Equação 3 Sendo:
𝐸𝑇! – altura representativa da energia total do fluido por unidade de peso no ponto 1;
ℎ! – altura do ponto 1, referencia de altura igual a zero do sistema de bombeamento comum, nível da superfície do fluido no reservatório inferior;
𝑃! – pressão do fluido no ponto 1; 𝑉!– velocidade do fluido no ponto 1.
A altura representativa da pressão atmosférica (Hb) é dada pela razão da pressão atmosférica local (𝑃!"#) e o peso especifico do fluido que esta sendo escoado no sistema (𝛾), como mostra a Equação 4
𝐻𝑏 =!!"#
! Equação 4
Quando um sistema de bombeamento como o mostrado anteriormente na Figura 8 funciona de modo continuo, a altura representativa é dada pela Equação 5:
Sendo:
𝐽𝑠! – altura representativa da perda de carga, por unidade de peso de fluido, que é ocasionada no escoamento do mesmo pela tubulação de sucção imersa no fluido do reservatório inferior.
Na presença dos fatos mencionados, a altura representativa da energia total do fluido, por unidade de peso, no ponto 1 (𝐸𝑇!), pode ser representada pela Equação 6 a seguir:
𝐸𝑇!= 𝐻𝑏 − 𝐽𝑠1+𝑉 2
1
2𝑔 Equação 6
Para continuar o que determina o Teorema de Bernoulli, no ponto 2, deve ser somada a altura representativa da perda de carga que acontece no escoamento do fluido do ponto 1 para o ponto 2, como está expresso na Equação 7.
𝐸𝑇!+ 𝐽𝑠! = ℎ!+!!
! +
!!!
!! + 𝐽𝑠! Equação 7 Sendo:
𝐸𝑇! – altura representativa da energia total do fluido por unidade de peso no ponto 2;
ℎ! – altura do ponto 2, referencia de altura igual a zero do sistema de bombeamento comum, nível da superfície do fluido no reservatório inferior;
𝐽𝑠! – altura que representa a perda de carga, por unidade de peso de fluido, que ocorre no escoamento do ponto 1 ao ponto 2 na tubulação de sucção;
𝑃! – pressão do fluido no ponto 2; 𝑉!– velocidade do fluido no ponto 2.
Após obter as equações que determinam a altura representativa da energia total do fluido, por unidade de peso, do ponto 1 ao ponto 2, podemos aplicar então o Teorema de Bernoulli. Desta maneira temos:
𝐸𝑇! = 𝐸𝑇!+ 𝐽𝑠! Equação 8
Fazendo-se a substituição da de ℎ𝑠 e 𝐽𝑠 por 𝐻, chegamos a equação 9, que é a equação que define a altura manométrica de sucção do sistema de bombeamento mostrado na Figura 8.
𝐻𝑠 = 𝐻𝑏 −!!
! Equação 9
Desta maneira, empregando-se o Teorema de Bernoulli ao sistema de bombeamento comum, cujo esquema construtivo foi ilustrado na Figura 8, obtida a equação que estipula a altura manométrica de sucção. Assim, a altura manométrica de sucção em um sistema de bombeamento comum, é a altura representativa da energia que a bomba necessita para dar ao fluido, por unidade de peso. (BRIDI, 2013, p.14).
5.4.3 Eficiência da bomba
Como todo o processo de conversão energética existem as perdas, ou seja nem toda energia mecânica consegue ser transformada em energia hidráulica. A eficiência da bomba é a relação entre a potencia mecânica, fornecida a bomba pelo motor, e a potencia hidráulica cedida ao fluido. (DUTRA, 2005, p.7). Para o calculo da eficiência então, utilizamos a seguinte equação:
𝜂 = !!
!!"#!$ Equação 10
𝑃! = !∗!∗!!"#
!! Equação 11
Sendo:
𝑃! – potencia útil, em CV (cavalo vapor); 𝑄 – vazão (𝑚! 𝑠);
𝐻!"# – altura manométrica (m);
Para realizar o calcula da potencia absorvida, ou potencia mecânica fornecida a bomba pelo motor, utilizaremos a seguinte equação:
𝑃 =!∗!∗!!"# !"∗! Equação 12 𝑃 =!"!∗!∗!!"# !"∗! (𝐶𝑉) Equação 13 Sendo: 𝑄 – vazão (𝑚! 𝑠);
𝐻!"# – altura manométrica total (perdas de cargas continuas e localizadas adicionados do desnível geométrico de sucção e recalque);
𝛾 – peso especifico do fluido; 𝜂 – eficiência da bomba.
6 METODOLOGIA
Para o projeto de pesquisa em questão, serão realizadas pesquisas de campo na Estação de Tratamento de Água (ETA) no município de Sinop-MT, no Sistema Alto da Glória, realizando o dimensionamento, com o objetivo de verificar a eficiência e o rendimento da(s) bomba(s). O presente trabalho irá se dividir em duas partes, a primeira sendo a parte teórica, e a segunda sendo a parte prática.
Cabe ressaltar que serão aplicados aqui os conceitos apresentados no referencial teórico.
Parte Teórica:
• Realizar o dimensionamento do sistema, fazendo o uso das equações que a bibliográfica/norma recomenda (Teorema de Bernoulli e o cálculo de eficiência da bomba);
• Encontrar por meio dos cálculos, a eficiência e o rendimento da bomba e assim realizar a análise da vazão do sistema.
Parte Prática:
• Realizar a medição da vazão em função do tempo;
• Esboçar um gráfico com os dados obtidos na medição (pressão na saída da bomba e vazão do sistema);
• Fazer a comparação entre o rendimento e a eficiência da bomba;
• Confeccionar uma tabela contendo todos os dados do sistema, como: Modelo da bomba, potência, vazão, profundidade de perfuração e endereço de cada uma das bombas;
• Medir a pressão em dois pontos críticos do bairro (maiores distância) do inicio do sistema. Para comparar se o que o sistema fornece é o necessário, superior ou inferior ao necessário.
Após serem realizados estes procedimentos, será realizada a avaliação do rendimento e eficiência do sistema de bombeamento da Estação de Tratamento de Água do município de Sinop-MT no Sistema Alto da Glória, se o mesmo está sendo executado de maneira adequada e se o sistema de bombeamento que a ETA possui, é eficiente e rendem bem, para atender a demanda dessa região.
7 CRONOGRAMA
- 2017 2018
ATIVIDADE AGO SET OUT NOV DEZ JAN Coleta de dados Tratamento de dados Revisão e entrega oficial do trabalho Apresentação do trabalho em banca
8 REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12214. Projeto de
Sistema de bombeamento de água para abastecimento público, Rio de Janeiro,
1992.
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nominais, Rio de Janeiro, 1983.
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_______. NBR 10152. Níveis de ruídos para conforto acústico - Procedimento. Rio de Janeiro, 1987.
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