Saneamento Ambiental I. Aula 08 Rede de Distribuição de Água: Parte III

Transcrição

1 Universidade Federal do Paraná Engenharia Ambiental Saneamento Ambiental I Aula 08 Rede de Distribuição de Água: Parte III Profª Heloise G. Knapik 1

2 Aula de hoje 1. Condutos equivalentes Utilizado para simplificar os cálculos hidráulicos de tubulações interligadas, cujas características dos condutos são diferentes (perda de carga, diâmetro). 2. Potência de bombas Cálculo da potência requerida em função da elevação do fluido em uma rede de distribuição de água.

3 Condutos equivalentes Um conduto é equivalente a outro(s) quanto transporta a mesma vazão sob a mesma perda de carga 1. Condutos em Série Trechos de tubulações com característica distintas, colocadas na mesma linha e ligadas pela extremidade. Conduzem a mesma vazão. 2. Condutos em Paralelo Condutos cujas extremidades de montante (e jusante) estão reunidas em um mesmo ponto. A vazão é dividida, enquanto a perda de carga é igual para os condutos.

4 1. Condutos em Série Conduzem a mesma vazão Condutos equivalentes

5 1. Condutos em Série Condutos equivalentes

6 2. Condutos em Paralelo Mesma perda de carga Condutos equivalentes

7 2. Condutos em Paralelo Mesma perda de carga Condutos equivalentes

8 Condutos equivalentes - Exemplo Uma adutora interliga dois reservatórios cuja diferença de nível é de 15 m. Esta adutora é composta por dois trechos ligados em série, sendo o primeiro de 1000 m de extensão e diâmetro de 400 mm e o outro de 800 m de comprimento e 300 mm de diâmetro, ambos os trechos com o coeficiente de perda de carga da fórmula Universal igual a 0,02. Desconsiderando as perdas de carga localizadas, pede-se: (a) Determinar a vazão escoada (b) Calcular a nova vazão se for instalada, paralelamente ao trecho 2, uma tubulação com 900 m de comprimento, 250 m de diâmetro e com o mesmo coeficiente de perda de carga (f=0,02)

9 Condutos equivalentes - Exemplo (a) Determinar a vazão escoada (b) Calcular a nova vazão se for instalada, paralelamente ao trecho 2, uma tubulação com 900 m de comprimento, 250 m de diâmetro e com o mesmo coeficiente de perda de carga (f=0,02)

10 Condutos equivalentes - Exemplo

11 Instalações de Recalque Parâmetros Hidráulicos Altura manométrica

12 Instalações de Recalque Parâmetros Hidráulicos Altura manométrica Representa a energia absorvida por unidade de peso de líquido ao atravessar a bomba (energia na saída da bomba menos a energia da entrada)

13 Instalações de Recalque Parâmetros Hidráulicos Altura manométrica Se os pontos 1 e 2 estiverem sujeitos à pressão atmosférica (água e reservatório), e se a diferença de energia cinética for desprezível: Z 2 Z 1 é o desnível geométrico, representado por Hg

14 Instalações de Recalque Parâmetros Hidráulicos Altura manométrica Dividindo-se dos termos entre sucção e recalque:

15 Instalações de Recalque Parâmetros Hidráulicos Potência e rendimento H e ± e maq = H s Pot = ±γq(h s H e ) H = H s H e Altura total de elevação da bomba

16 Instalações de Recalque Parâmetros Hidráulicos Potência e rendimento Potência hidráulica é o trabalho (J) realizado sobre o líquido ao passar pela bomba por segundo (W=J/s)

17 Instalações de Recalque Parâmetros Hidráulicos Potência e rendimento Para que o líquido receba a potencia requerida (P H ), a bomba deverá receber uma potência superior à potência hidráulica devido às perdas: Aspereza da superfície interna das paredes da bomba Recirculação do líquido no interior da bomba Vazamentos através das junções Energia dissipada no atrito entre partes da bomba Energia dissipada no atrito entre o fluido e a bomba

18 Instalações de Recalque Parâmetros Hidráulicos Potência e rendimento A razão entre a potência hidráulica (P H ) e a potência absorvida pela bomba (P B ) é o rendimento ou a eficiência da bomba (η B ) rendimento entre 30 a 90% Potência do conjunto elevatório (motor e bomba) rendimento do motor (η M ), relação entre a potência transmitida pelo motor e a que ele recebe da fonte de energia (η M =P B /P):

19 Instalações de Recalque Dimensionamento econômico da tubulação de recalque Diâmetro pequeno ocasiona uma perda de carga maior, uma altura manométrica e potências do conjunto mais elevadas custo maior do conjunto elevatório, maiores despesas com energia (apesar de custo menor da tubulação) Diâmetro maior implica despesas mais elevadas na implantação da tubulação, mas proporciona menor perda de carga, com potência reduzida, resultando em custos menores de aquisição e operação dos conjuntos elevatórios.

20 Instalações de Recalque Dimensionamento econômico da tubulação de recalque Curva I: Custos de tubulação (material mais assentamento) em relação do diâmetro Curva II: Custos de implantação dos conjuntos motobomba mais equipamentos e despesas com energia Curva III: Soma da variação dos custos da curva I e II Diâmetro econômico: corresponde ao ponto de menor custo da curva III

21 Instalações de Recalque Dimensionamento econômico da tubulação de recalque Funcionamento contínuo: K=1.2 (fator de segurança, depende da tarifa elétrica, combustível, preço de tubulações entre 0,6 a 1,6) Funcionamento descontínuo (ANBT):

22 Instalações de Recalque - Exemplo Determinar os diâmetros das tubulações de recalque e sucção da instalação elevatória, esquematizada a seguir, bem como a altura manométrica e a potência transmitida ao líquido pelo conjunto motobomba, para recalcar 45 L/s de água, durante 24 horas por dia, sabendo-se que as tubulações de sucção e recalque devem ser de ferro fundido novo (C=120) e seus comprimentos de 15 m e 3000 m, respectivamente.

23 Exercício - Folha A rede de tubulações representada no esquema abaixo serve a um sistema de irrigação por aspersão e a uma colônia rural. Os aspersores conectados nos pontos G, F e E devem propiciar uma vazão de 2,0 L/s, com uma carga de pressão mínima de 10 mca. O trecho AB, logo após a bomba, tem distribuição em marcha com vazão unitária q=0,01 L/s.m. A tubulação de sucção da bomba, com 4 de diâmetro, tem 2,5 m de comprimento, uma válvula de pé com crivo e um cotovelo raio médio de 90º. Os pontos C, D e F estão na mesma cota geométrica. Determinar a potência do motor elétrico comercial, se o rendimento da bomba é de 70%. As tubulações são de material metálico e assuma coeficiente de rugosidade da equação de Hazen-Williams C= 100. Despreze as perdas de carga localizadas no recalque e as cargas cinéticas.

24 Exercício - Folha