CÁLCULO DAS POTÊNCIAS DE BOMBAS E ELEVADORES

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ CENTRO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA Disciplina: Materiais, Equip. e Instalações Prediais CÁLCULO DAS POTÊNCIAS DE BOMBAS E ELEVADORES 1 POPULAÇÃO EM UM EDIFÍCIO Para o estudo da potência de motor-bomba em edifícios residenciais ou comerciais, e para o dimensionamento dos elevadores, faz-se necessário uma análise do quantitativo de pessoas no edifício. Esta estimativa pode ser baseada nas seguintes relações: a) Escritórios em geral e consultórios: 01 pessoa por 7 m² de sala; b) Apartamentos: 1 Dormitório 2 pessoas 2 Dormitórios 4 pessoas 3 dormitórios 5 Pessoas 4 ou mais 6 pessoas 1 Dormitório de Seviçal 1 pessoa; c) Hoteis: 2 pessoas por dormitório; d) Restaurantes: Uma pessoa por 1,5 m² de refeitório; e) Hospitais: 2,5 pessoas por leito f) Escolas: Sala de aula Uma pessoa por metro quadrado; Administração 01 pessoa para cada 7 m²; g) Garagem: 1,4 pessoas por vaga h) Lojas e centros comerciais: uma pessoa para cada 4m² de loja 1

2 2 SISTEMA DE MOTOR-BOMBA PARA ELEVAÇÃO DE ÁGUA Para o projeto das instalações elétricas prediais, deve-se prever a potência da bomba d água. É mostrado a seguir uma sugestão de processo para o cálculo do sistema. As instalações de água e esgoto são geralmente equipadas com bombas centrífugas acionadas por motores elétricos. 2.1 Potência dos motores nos conjuntos elevatórios O conjunto elevatório, que pode ser observado na Figura 1 deverá vencer a diferença de nível entre dois pontos mais as perdas de carga em todo o percurso (perda por atrito ao longo da canalização e perdas localizadas devido às peças especiais). Δh h = Diferença de nível (Inferior e superior) Δh = Perdas na carga Reservatório Superior 1/3 Vol. HO 2 Energia Elétrica h HO 2 Motor-Bomba Reservatório Inferior 2/3 Vol. P ELET P η mec = 2 Motor P MEC P = η HO Bomba Figura 1 - Conjunto elevatório A potência do motor do conjunto elevatório será dada pela equação (1) 2

3 d Q H ρ = 75 η (1) onde: p = potência do motor em cv d = densidade do líquido a ser transportado (água ou esgoto: 1.000kg/m³) H = rendimento da bomba Q = vazão em m³/s Os valores adotados para o cálculo de um sistema elevatório são feitos considerando um consumo médio de utilização: Apartamento: 200 litros/pessoa-dia O tempo de operação do sistema elevatório deve ser de 8 horas. 2.2 Rendimento das Bombas O rendimento das bombas até certo ponto pode variar com a potência por motivo construtivo, sendo mais elevado para grandes máquinas, variando também com a altura de elevação dos líquidos. De modo geral, as bombas centrífugas apresentam os rendimentos mostrados como na Tabela 1. Tabela 1 n = rpm h max = 15 m n = rpm h max = 15 m n = rpm h max = 15 m Vazão Vazão Vazão (L/min) (%) (L/min) (%) (L/min) (%) Potência Instalada Deve-se admitir, na prática, certa reserva de potência para os motores elétricos. São recomendáveis os acréscimos presentes na Tabela 2. 3

4 Tabela 2 Reserva Potência (cv) Acréscimo (%) Até 2 50 De 2 a 5 30 De 5 a De 10 a Acima de Determinadas a potência elétrica do motor e a folga recomendada, verifica-se qual o motor a ser escolhido, dentro dos seguintes valores padronizados: 1/3; ½; ¾; 1; 1 ½; 2; 3; 4; 5; 6; 7 ½; 10; 12 ½; 15; 20; 25; 30; 40; 50. Para o cálculo da corrente nominal que o motor irá solicitar da rede, usa-se a (2) para motores trifásicos e (3) para motores monofásicos: I n = P V η cos( φ) FF (2) I n P 736 = V η cos( φ) N (3) 4

5 3 ELEVADORES 3.1 Fator de Tráfego O Fator de Tráfego é expresso pela relação entre o número de pessoas atendidas em 5min pelo total da população do edifício obtido através do procedimento visto no item 1. A instalação deve ser compatível com os seguintes fatores: a) Escritórios de uma única entidade: 15% b) Escritório em geral e consultórios: 12 % c) Apartamentos: 10% d) Hotéis (para hóspedes e serviçais): 10% e) Restaurantes: 6% f) Hospitais: i. Com tubos de queda para lixo e roupa, e monta carga para serviços de nutrição: 8% ii. Quando não: 12% g) Escolas: 20% h) Garagem: 10% i) Lojas e centros comerciais: 10% A capacidade de tráfego total deve ser calculada somando-se as capacidades de tráfego de cada elevador. Tempo Total de Viagem O Tempo total de viagem (T) deve ser calculado por (4): Em que: T = tempo total de viagem. T = T1+ T2+ 1,1 ( T3+ T4) (4) T 1 = tempo de percurso total, ida e volta, entre os pavimentos extremos sem parada. T 2 = tempo total de aceleração e retardamento (metade do resultado da multiplicação do número de paradas prováveis pelos tempos dados na Tabela 3). 5

6 T 3 = tempo total de abertura e fechamento de portas (resultado da multiplicação do número de paradas prováveis pelo tempo de abertura e fechamento das portas em uma parada dados na Tabela 4. T 4 = tempo total de entrada e saída de passageiros (resultado da multiplicação do valor correspondente a 80% da lotação da cabina pelo tempo de entrada e saída de cada passageiro dados na Tabela 5. Tabela 3 Tempo de aceleração e retardamento Velocidade (m/s) Tempo (s) 0,75 2,5 1,00 3 1,25 3 1,50 3,5 1,75 4 2,00 4,5 2,50 5,5 Acima de 2,50 6 Tabela 4 Tempo de abertura e fechamento de portas Tipo de porta Tempo (s) Abertura central 3,9 Abertura lateral 5,5 Eixo vertical 6,00 Tabela 5 Tempo de entrada e saída de passageiros Abertura da porta Tempo (s) Menor que 1,1 2,4 Maior ou igual a 1,1 2,0 3.2 Paradas prováveis O número de paradas prováveis deve ser calculado por (5): p 2 N = p ( p 1) p 1 c (5) onde: n = número de paradas prováveis p = número de paradas do elevador c = 80% da lotação da cabina, excluindo ascensorista. 6

7 3.3 Capacidade de transporte: A capacidade de transporte de um elevador, em 5 min, deve ser calculada por (6): Onde: C 1 =capacidade de transporte L=lotação da abina excluindo o ascensorista T = tempo total de viagem C 1 0,8 L 300 = (6) T 3.4 Intervalo de tráfego Embora a NB-596 não faça exigências sobre o intervalo de tráfego, a legislação da cidade do Rio de Janeiro estabelece que os edifícios com mais de quinze pavimentos (excluindo os pavimentos em pilotis, para lojas, parqueamentos, recereação e de mesmo gênero) deverão obedecer aos intervalos de tráfego máximo na Tabela 6. Tabela 6 Intervalos de tráfego máximo para edifícios de apartamentos Número de Intervalo de Elevadores Tráfego (s) ou mais 60 O intervalo de tráfego máximo admissível para prédios com outras finalidades deve respeitar os valores constantes na Tabela 7, extraído da norma brasileira NB-596. Tabela 7 Intervalo de tráfego máximo para prédios Número de Intervalo de Finalidade do Prédio Elevadores Tráfego (s) Geral Geral Geral Quatro ou mais, zoneados ou não Zoneados independentes do número de elevadores Escritório, entidade única 40 Escritórios em geral, consultórios 40 Hospitais 45 Hoteis Escolas Lojas Garagens Restaurantes 7

8 O intervalo de tráfego real da instalação deve ser calculado por (7). I T = (7) n e I = intervalo de tráfego T = Tempo total de viagem em segundo n e = número de elevadores do grupo 3.5 Velocidades recomendadas Para edifícios residenciais, as velocidades recomendadas em função do percurso estão indicadas na Tabela 8, as potências na Tabela 9. Tabela 8 - Velocidades recomendadas para edifícios residenciais Percurso (m) Velocidade (m/s) Até 30 De 0,75 a 1,00 De 30 a 45 De 1,00 a 1,5 De 45 a 60 De 1,25 a 2,00 De 60 a 75 De 1,75 a 2,50 De 75 a 90 De 2,50 a 3,50 Tabela 9 Elevadores de fabricação normal (Otis) Lotação Velocidade Potência Paradas recomendadas Modelo pessoa (m/s) (cv) (número máximo) LA 651 0, LA 652 1,00 7,5 21 LA 852 1,00 10, LA 853 1, LA ,00 10,5 21 LA ,00 11, LA ,

9 4 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] Negrisoli, Manoel Eduardo Miranda. Instalações Elétricas: Projetos Prediais. 3a ed., Editora: Edgar Blucher,

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