Materiais normalmente empregados nas adutoras :

Transcrição

1 3.8 Adução Constituem-se nas canalizações principais destinadas a conduzir água entre as unidades de um sistema pública de abastecimento de água que antecedem à rede de distribuição. É o conjunto de encanamentos, peças especiais e obras de arte destinados a promover o transporte da água em um sistema de abastecimento entre : Captação e reservatório de distribuição; Captação e ETA; Captação e rede de distribuição; ETA e reservatório; ETA e rede; Reservatório à rede; Reservatório à reservatório Classificação das Adutoras : De acordo com a energia de movimentação do líquido : gravidade, recalque e mista; De acordo com o modo de escoamento do líquido : livre, forçada e mista; De acordo com a natureza da água : bruta e tratada Materiais normalmente empregados nas adutoras : Os seguintes materiais podem ser empregados em adutoras de abastecimento de água : a. Aço carbono; b. Ferro fundido cinzento e dúctil (revestido ou não internamente); c. Plásticos PVC; d. Plástico Polietileno; e. Concreto : simples, armado e protendido (pouco uso em abastecimento de água); f. Fibrocimento (fora de fabricação); 107

2 a. Tubulações em Aço Entre todos os materiais existentes, o aço carbono é o que apresenta a menor relação custo / resistência mecânica, tornando a utilização dos tubos deste material em um sistema de abastecimento de água, ideal em situações onde as redes tenham que suportar grandes pressões internas e/ou externas. No Brasil, os tubos de aço utilizados em saneamento básico são fabricados nos diâmetros de 150 mm a 2500 mm, sendo que pelas suas características, sua aplicação se torna mais vantajosa nas tubulações com diâmetros superiores a 800 mm. O processo de fabricação dos tubos de aço, consiste na dobra das chapas de aço e na soldagem destas, de forma retilínea ou helicoidal. Para aplicação em saneamento básico, os tubos de aço são fabricados de acordo com a norma americana AWWA C-200, e para as conexões utiliza-se o aço de acordo com AWWA C-208. Entre as principais características dos tubos de aço, podemos destacar as seguintes : Ótima resistência às pressões internas e externas, permitindo a utilização de paredes finas, as quais devem ser observadas as pressões de colapso devido a pressões negativas no interior da tubulação (que podem ser evitadas, utilizandose ventosas adequadamente, conforme será explicado adiante); Facilidade de deformação, necessitando cuidados especiais no transporte, descarga e montagem; Custo (material e instalação) geralmente muito superior em relação às outras tubulações; Pouca resistência à corrosão, necessitando sempre de revestimentos especiais e proteção catódica; Dificilmente apresentam vazamentos, principalmente quando forem soldados; Quando aparentes, estão sujeitos a dilatações, que devem ser sanadas através da utilização de juntas de expansão; Necessitam de revestimento interno para não oferecerem resistência ao escoamento. Os tipos de juntas empregadas são as juntas soldada, flangeada, elástica e especiais. A junta soldada é o tipo mais utilizado em tubos de aço, sendo realizada através de solda de topo (Figura 35), e possui como vantagens: grande resistência mecânica, estanqueidade perfeita, facilidade de aplicação de revestimentos e manutenção 108

3 dispensável. Suas principais desvantagens são a necessidade de mão-de-obra especializada e a impossibilidade de desmontagem. Figura 35 Solda de Topo A junta flangeada possui os flanges soldados na própria tubulação, sendo utilizada principalmente em estações elevatórias, onde facilita as desmontagens e dispensam os blocos de ancoragem. A junta elástica é utilizada em tubulações do tipo ponta e bolsa com vedação em anel de borracha, empregada nos diâmetros de 150 mm a 600 mm, oferecendo a vantagem de dispensar mão de obra especializada, facilitando bastante a sua montagem e permitindo deflexões máximas de 4,5º, com perfeita estanqueidade. Dentre as principais juntas especiais podem ser destacadas: Dresser, Gibault, de expansão e luvas Alvenius. As tubulações de aço para terem suas vidas úteis garantidas, necessitam de uma série de precauções, quanto a alguns aspectos, tais como : o colapso de suas paredes, o transporte e armazenamento dos tubos, a dilatação térmica, a espessura das paredes e a corrosão. Nas situações em que ocorrem o esvaziamento das tubulações, existe uma tendência de surgir pressões negativas no interior destas, fazendo com que o tubo sofra um achatamento (colapso das paredes), devido às pressões atmosféricas e externas. Para evitar este tipo de problemas, é necessário que se coloque ventosas nas tubulações, permitindo a entrada de ar, de forma que sejam igualadas as pressões interna e atmosférica. Os principais cuidados que devem ser tomados quanto ao transporte e armazenamento dos tubos, são referentes à manutenção do bom estado destes e dos seus revestimentos, sendo que os tubos devem ser colocados em pilhas, não muito 109

4 altas, sobre berços de madeira com acomodação entre estes, acolchoados com material não abrasivo. As tubulações de aço estão sujeitas aos efeitos das dilatações térmicas principalmente quando expostas ao sol. Neste caso, devem ser pintadas, para reduzir ao máximo a absorção do calor, e além disto, devem ser utilizadas as juntas de expansão ou dilatação, a fim de absorverem estes efeitos. Contra a corrosão as tubulações de aço devem ser protegidas empregando revestimentos como esmalte de betume de carvão, epóxi ou argamassa de cimento. Além disto podem ser utilizados dispositivos de proteção catódica. b. Tubulações em Ferro Fundido (FoFo) A liga de ferro fundido é formada basicamente de ferro e carbono, sendo que a proporção deste último na liga, é que determina as variedades de ferro fundido (FoFo) nas quais destacam-se o FoFo cinzento e o FoFo dúctil, que diferenciam-se pelo acréscimo de magnésio aplicado durante a fabricação do FoFo dúctil. Devido a sua estrutura o FoFo cinzento apresenta pouca resistência à ruptura (quebra com facilidade), porém, é muito resistente à corrosão. Já o FoFo dúctil, que também tem grande resistência a corrosão, possui elevada resistência mecânica. Atualmente só são fabricados os tubos de FoFo dúctil com junta elástica, devido às suas características vantajosas. Os tubos de FoFo cinzento, embora não sejam mais fabricados, ainda são muito encontrados, na operação de adutoras, redes de distribuição de água, estações de recalque e de tratamento de água. Os tubos de FoFo dúctil são revestidos internamente com argamassa de cimento e, externamente com pintura betuminosa. Os tubos de FoFo dúctil são fabricados nos diâmetros de 50 a 1200 mm, nos comprimentos 3, 6 e 7 metros, nas classes K-7, K-9 e 1 Mpa, referentes às espessuras das paredes que dependerão das pressões de serviço (Tabela 15), das sobrepressões e da altura de recobrimento da tubulação (que pode ocasionar ovalizações). Em comparação com os tubos de FoFo cinzento, os tubos de FoFo dúctil tem as seguintes características : grande resistência à corrosão (igual ao cinzento), grande resistência mecânica (superior a do FoFo cinzento), resistência à ruptura pela pressão interna (três vezes maior que a do cinzento) e grandes resistências às cargas e à ação de choques (bem maiores do que as do FoFo cinzento). 110

5 Tabela 15 - Pressões Máximas de Serviço sem Sobrepressão Diâmetro Nominal Pressões Máximas de Serviço sem Sobrepressão (Mpa) DN Classe K-9 Classe K-7 Classe 1 MPa ,0 4,0 4,0 4,0 3,5 3,5 3,2 3,1 3,1 3,0 3,0 2,9 2,8 2,7 2,7 2,7 2, ,6 1,8 - Fonte : Catálogo da Companhia Metalúrgica Barbará Obs : Para as pressões máximas com sobrepressão, deve-se adotar os valores desta tabela, acrescidos de 20 %. 3,2 3,2 3,2 3,1 2,6 2,2 2,0 1,9 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1, ,0 1,0 1,0 1,0 1, Os tipos de juntas mais empregadas em tubos de FoFo são as juntas de chumbo, elástica, flangeada, mecânica, travada e as especiais (Dresser e Gibault). A junta de chumbo, exclusiva das tubulações de FoFo cinzento, que atualmente, só é utilizada nos casos de manutenção destas canalizações, é executada no sistema de ligação ponta / bolsa, com vedação feita em estopa e chumbo derretido (Figura 36). Figura 36 Confecção de Junta de Chumbo 111

6 A junta elástica, é atualmente, o tipo de junta mais utilizada nas tubulações de FoFo dúctil, e constitui-se de um anel de borracha e de um conjunto formado pela ponta de um tubo com a bolsa contígua de outro tubo ou conexão (Figura 37). Sendo uma junta de montagem deslizante, tem sua estanqueidade obtida pela compressão do anel de borracha entre a ponta de um tubo e a bolsa, que evita qualquer deslocamento que o anel de borracha possa ter. Além disso permite dilatações e deflexões que facilitam os possíveis movimentos que possam ocorrer na tubulação durante a sua utilização. Figura 37 Tubo Ponta e Bolsa e Confecção de Junta Elástica A junta de flanges é composta por dois flanges entre os quais se interpõe uma junta de borracha (vedação), que é comprimida pelo aperto de parafusos com porcas, garantindo sua estanqueidade (Figura 38). A utilização deste tipo de junta, está voltada para tubulação não enterradas sujeitas a eventuais desmontagens, tais como, às utilizadas em sistemas de captação de água, estações de bombeamento e câmaras de válvulas. Os tubos de flanges são fabricados nos diâmetros DN 50 a 1200 mm, em qualquer comprimento requisitado, com os flanges dimensionados conforme os gabaritos das normas NBR 7675 e 7560, nas classes de pressões PN-10, PN-16 e PN-25, suportando, respectivamente, pressões máximas de serviço (sem sobrepressão), de 1,0 MPa, 1,6 MPa e 2,5 MPa. 112

7 Figura 38 Junta flangeada A junta mecânica é preparada para suportar altas pressões (superiores a 150 mca), podendo ser empregada em qualquer tipo de tubo, proporcionando maior firmeza entre os tubos e conexões, resistindo muito bem aos golpes de aríete. A montagem da junta mecânica é muito simples e rápida, ligando dois elementos de uma tubulação: bolsa de uma conexão e ponta de um tubo ou de uma conexão, conforme figura 39 abaixo. O aperto é dado com parafusos e porcas realizando a vedação com um anel de borracha. Figura 39 Junta mecânica A junta travada é uma junta elástica, que tem por função neutralizar esforços dinâmicos que ocorrem nas tubulações, evitando a desconexão destas, através do travamento de suas bolsas (Figura 40). Os tubos utilizados para esta junta, são fabricados nos diâmetros nominais de DN 300 a DN 1200, na classe K-9, e no tipo ponta e bolsa. A principal vantagem desta junta, é a dispensa de construção de blocos de ancoragem. 113

8 Figura 40 Junta travada A junta Dresser é um elemento de fácil união para tubos, permitindo a dilatação dos tubos e facilitando a montagem de válvulas e bombas. Consiste de um cilindro intermediário, dois flanges de aperto com seus parafusos e porcas e dois anéis de borracha (vedação), conforme figura 41 a seguir. Figura 41 Junta Dresser A junta Gibault (Figura 42) é semelhante a anterior, diferindo apenas no corpo central, que consiste de uma luva, capaz de absorver esforços de deflexões, além das funções referentes às juntas Dresser. Servem para resolver problemas, onde as pressões das raízes das árvores tendem a arrebentar a tubulação, ou então, quando existem arrebentamentos, com cisão na tubulação, igual a um corte de serra, provocados por diferenças bruscas na resistência do material, onde a canalização é assentada. 114

9 Figura 42 Junta Dresser c. Tubulações de PVC O PVC, abreviatura de cloreto de polivinila, é um material termoplástico, ou seja, um material que quando, sujeito a aplicação de calor, se deforma antes de sofrer decomposição química, possibilitando assim ser moldado, conforme a necessidade. Existem dois tipos de tubos de PVC, utilizados em sistemas de abastecimento de água, que são o PBA (ponta, bolsa e anel de borracha) e o DEFoFo (diâmetro equivalente ao dos tubos de Ferro Fundido). Os tubos PBA possuem cor marrom e são fabricados de acordo com a norma NBR 5647 da ABNT, com diâmetros de 50 a 300 mm e nas classes 12, 15 e 20, para pressões de serviço de 60, 75 e 100 mca, respectivamente. São utilizados com maior freqüência em redes de distribuição, em conjunto com conexões de mesmo material e junta (elástica), para pressões de serviço de 100 mca. Em tubulações de PVC, o diâmetro nominal (DN) corresponde aproximadamente ao diâmetro interno da tubulação, em mm. Os tubos DEFoFo possuem cor azul e são fabricados de acordo com a norma NBR 7665 da ABNT, com diâmetros nominais de 100 a 300 mm, em uma classe única de pressão de 100 mca (1 MPa ou 10 kgf/cm 2 ). Possuem diâmetros equivalentes ao dos tubos de ferro fundido, inclusive suas conexões são fabricadas com este material. Também possuem juntas elásticas, sendo que o anel de borracha da bolsa do tubo é diferente do anel das conexões, uma vez que são alojados em peças de diferentes materiais. 115

10 d. Tubulações de Polietileno O Polietileno, assim como o PVC, é um termoplástico obtido pela polimerização do etileno na presença de catalisadores. Sendo que, quando polimerizado à baixa pressão, obtêm-se o Polietileno de Alta Densidade (PEAD), cujo material, além de ser utilizado como tubos flexíveis para ligações prediais, também está iniciando-se no Brasil, sua utilização em redes de distribuição de água e adutoras. Em relação aos tubos convencionais, os tubos de PEAD apresentam as seguintes vantagens : menor peso, alta resistência ao impacto, maior flexibilidade, baixa rugosidade, menor número de juntas, alta resistência a corrosão e agentes químicos, manuseio e instalações mais fáceis e rápidas e custo total (material e instalação) inferior. Já a principal desvantagem das tubulações de PEAD, em relação às convencionais, é a baixa resistência às pressões internas elevadas. Os tubos de PEAD são fabricados nos diâmetros de 16 a 1200 mm em classes de pressões de serviço de 2.5, 3.2, 4.0, 6.0, 8.0, 10.0 e 12.0 kgf/cm 2. Os tubos podem ser fornecidos em barras de 6, 12 ou 18 metros, ou nos diâmetros de 16 a 125 mm em bobinas nos comprimentos de 50, 100 e 200 metros. As juntas podem ser soldadas (aquecimento) ou mecânicas (flangeadas, encaixe ou de rosca). e. Tubulações de Fibrocimento Os tubos de fibrocimento, embora não sendo mais fabricados, ainda se encontram em operação em algumas redes de distribuição de água, sendo que eram compostos de fibras de amianto e cimento portland, que misturados sob pressão, ocorria uma forte ligação entre estes elementos. Estes tubos eram fabricados com comprimentos de 3 e 4 m, nos diâmetros nominais de 50 a 500 mm (sua grande utilização em redes de distribuição de água, encontra-se na faixa de 75 a 300 mm), nas classes PN-10, PN-15, PN-20, PN-25 e PN-30, referentes às pressões de ruptura (em kgf/cm 2 ) nos testes de laboratório. f. Tubulações de Concreto As tubulações de concreto, foram utilizadas em sistemas de abastecimento de água, em linhas de grandes diâmetros, devido, principalmente, ao seu custo (inferior em relação aos outros materiais) e à sua resistência às cargas externas, no entanto, 116

11 apresentavam problemas constantes de vazamentos, com grandes dificuldades de manutenção. Isto, tornou sua utilização inviável. Entretanto, atualmente no Brasil, ainda existem em operação algumas adutoras com este material Critérios para a escolha de material da tubulação Embora não exista uma variedade tão grande de materiais utilizados em tubulações para sistemas de abastecimento de água, deve-se analisar profundamente os critérios abaixo discriminados, a fim de que se possa atender as condições de qualidade, quantidade, pressão de água e economia. Condições de serviço : deverá ser avaliada a faixa de variação das pressões internas, principalmente os valores extremos, aos quais a tubulação estará sujeita durante a sua operação. Nível de tensão do material : a resistência mecânica do material deverá ser compatível com o nível de tensões que a tubulação estará sujeita. Definindo assim a espessura da parede do tubo, em função do material e dos esforços solicitantes (aos quais a pressão interna nem sempre é o esforço predominante). Natureza dos esforços mecânicos : a escolha do material também poderá estar condicionada à natureza dos esforços existentes, por exemplo, não deverão ser escolhidos materiais frágeis, para serem utilizados em situações que ocorram esforços, tais como, choques e tensões concentradas. Disponibilidade dos materiais : praticamente todos os materiais para tubos (com alguma exceção do aço-carbono) têm limitações de disponibilidade, ou seja, não se encontram no mercado para todos os diâmetros, tipos de juntas e etc. Além disto devem ser considerados : a existência ou não do material em estoque, as quantidades mínimas exigidas para compra, os prazos de entrega e etc. Sistema de ligações : o sistema de ligações refere-se ao tipo de junta ou união dos tubos, que dependerá da facilidade de montagem ou desmontagem, custo, grau de segurança, condições de serviço e etc. Custo do material : é um dos fatores mais importantes e, muitas vezes, o decisivo para a escolha do material. Sendo que deverá ser considerado além do 117

12 custo inicial, a facilidade e o custo de instalação da tubulação, a facilidade de reposição e de possível reparo, e a durabilidade do material. Segurança : em situações onde a possibilidade de vazamentos, rupturas ou outros acidentes na tubulação, possam provocar desastres ou grandes prejuízos devido a interrupção do abastecimento, deve-se dar prioridade ao material que ofereça maior grau de segurança. Experiência prévia : deve-se tomar cuidado na utilização de tubulações de materiais, aos quais não existe nenhuma experiência prévia em serviços semelhantes. Facilidades de montagem : na escolha de determinado material devem ser consideradas as limitações quanto às montagens das tubulações. Perdas de carga : para uma melhor eficiência da operação de abastecimento, as tubulações deverão possuir o menor coeficiente de atrito interno possível, ou seja, uma mínima rugosidade das paredes internas. Sendo que deverá ser considerado também, o aumento das perdas de carga, durante o envelhecimento do tubo. Vida útil : de uma forma geral, o material deve garantir uma vida útil para tubulações de rede de água e adutoras, de no mínimo 50 anos Principais Órgãos Acessórios das Adutoras Órgãos acessórios são os elementos que, instalados em conjunto com as tubulações do sistema de abastecimento de água (adutoras e redes de distribuição), auxiliam a operação e manutenção destas. Numa adutora por gravidade, em conduto forçado, aparecem normalmente as seguintes peças especiais ou acessórios : Válvulas ou registros de parada; Válvulas ou registros de descarga; Válvulas redutoras de pressão; e Ventosas. Nas adutoras por recalque há a considerar, além disso : Válvulas de retenção; Válvulas aliviadoras de pressão. 118

13 Válvulas ou Registros de Parada As válvulas ou registros de parada destinam-se a interromper o fluxo de água. Uma delas é geralmente colocada à montante, no início da adutora. Outras são colocadas ao longo da linha, distribuídas em pontos convenientes para permitir o isolamento e esgotamento de trechos, por ocasião de reparos, sem necessidade de esgotar toda a adutora. Essas válvulas permitem também regular a vazão, na operação de enchimento da linha, de modo gradual e assim evitar os golpes de aríete. Quando possível, é aconselhável colocar as válvulas de paradas em pontos elevados, onde a pressão é menor, para que a manobra se torne mais fácil. As válvulas de gaveta (Figura 43) são as mais importantes e mais utilizadas entre todas as válvulas existentes (macho, de esfera, de comporta) nos sistemas de abastecimento de água, onde são mais denominadas de registros de gaveta. Os registros de gaveta são válvulas em que o fechamento é feito pelo movimento de uma peça vertical chamada gaveta, que se desloca perpendicularmente ao sentido do escoamento. São sempre de fechamento lento, sendo que, quanto maior for o seu tamanho, mais lento deverá ser seu fechamento, atenuando assim, os efeitos dos golpes de aríete. Figura 43 Registro de gaveta 119

14 Válvulas de descarga As válvulas de descarga são colocadas nos pontos mais baixos das adutoras, em derivação à linha, para permitir a saída de água sempre que for necessário. Isto ocorre, geralmente quando se vai esvaziar a adutora para fins de reparos ou outras razões de natureza operacional. Também, para assegurar saída de ar quando se está enchendo a linha. O diâmetro da derivação de descarga não deverá ser inferior a 1/6 do diâmetro da adutora; preferivelmente, deverá ser bem maior. A metade desse diâmetro é um valor bastante adequado. Assim, uma adutora de 400 mm poderá ter uma válvula de descarga de 200 mm. No caso de descarga com redução de diâmetro é necessário facilitar a retirada completa de água, o que se consegue colocando uma peça especial na adutora com uma derivação tangente ou dando uma inclinação conveniente ao tê onde será ligado o registro (Figura 44). Figura 44 Derivações para Registros de Descarga Válvulas redutoras de pressão As válvulas redutoras de pressão são dispositivos intercalados na rede para permitir uma diminuição permanente de pressão interna na linha, a partir do ponto de colocação (figura 45). Desempenham função semelhante às caixas de quebra pressão, com a diferença de que a água não entra em contato com a atmosfera e, portanto não há perda total de pressão. 120

15 Figura 45 Influência da válvula redutora de pressão na linha piezométrica As válvulas redutoras de pressão são válvulas adaptadas com um sensor de pressão, que compara a pressão na saída da válvula, que é aquela que se quer regular, com a pressão exercida por um limite, determinado pela regulagem de uma mola (figura 46). Figura 46 Corte de uma Válvula Redutora de Pressão Uma tomada de pressão ligada a um diafragma faz com que a pressão de saída da água se comprima contra a força exercida pela mola. E, enquanto a pressão de saída de 121

16 água atuar com a mesma força que a mola exerce, em sentido oposto, a válvula estará com aproximadamente 50 % de abertura. Se a pressão de saída da água aumentar, ultrapassando a força da mola, causará um movimento do obturador reduzindo a abertura da válvula. No caso da pressão de saída cair, a força da mola ultrapassará a pressão de água, aumentando a abertura da válvula. Ventosas As ventosas são dispositivos colocados nos pontos elevados de tubulações e destinam-se a permitir a expulsão de ar durante o enchimento da linha ou do ar que normalmente se acumula nesses pontos. Por outro lado, as ventosas deixam penetrar o ar na tubulação quando ela está sendo descarregada (esvaziada). Sem isso, a adutora passaria a apresentar pressões internas negativas, ocasionando o achatamento e o colapso das tubulações (aço por exemplo) além da possibilidade de entrada de líquido externo através de defeitos existentes na tubulação ou através de juntas não estanques. Para a finalidade de expulsão de ar, as ventosas são dimensionadas em função da vazão de ar a ser expulso, vazão essa que depende das condições de enchimento da linha. Os elementos básicos são a vazão de enchimento da tubulação, a pressão interna e os diâmetros comerciais das ventosas. Os principais tipos de ventosas são as simples e de tríplice efeito. A ventosas simples (figura 47) é utilizadas em tubulações de pequena vazão, com a finalidade de : descarregar o ar, durante o enchimento da tubulação e funcionamento da bomba; permitir a entrada de ar, durante descarregamento da tubulação. Funcionam de acordo com o nível da água; quando este desce, o flutuador movimenta-se para baixo permitindo a entrada do ar, e quando o nível sobe, aciona o flutuador para cima, fechando a saída do ar. As ventosas simples com rosca são fabricadas nos diâmetros 3/4 a 2, na classe pressão PN-25, enquanto as ventosas simples com flanges são fabricadas no diâmetro de 50 mm, para as classes de pressão PN-10, PN-16 e PN-25, com flanges de acordo com a NBR A ventosa de tríplice função (figura 48) é constituída por um corpo dividido em dois compartimentos (o principal e o auxiliar), sendo que, cada um possui em seu interior, um flutuador esférico, que além de executar as funções da ventosa simples, também expele automaticamente o ar que se forma com a linha em operação. Por isso pode-se afirmar que a ventosa de tríplice função é muito mais eficiente do que a ventosa 122

17 simples. Essas ventosas são fabricadas nos diâmetros de 50, 100, 150 e 200 mm, nas pressões PN-10, PN-16 e PN-25, com flanges de acordo com a NBR Figura 47 Ventosa Simples Figura 48 Ventosa de Tríplice Função De acordo com as regras práticas recomendam-se os seguintes diâmetros (d) nominais das ventosas (onde D é o diâmetro da canalização) : 123

18 Para admissão e expulsão de ar : Somente para expulsão de ar : D d ; 8 D d. 12 É importante que entre a ventosa e a tubulação, exista um registro de parada ou bloqueio, para permitir a manutenção da ventosa sem a necessidade de parar o abastecimento. Válvulas de Retenção Destinam-se a impedir o retorno brusco da água contra as bombas na sua paralisação por falta de energia elétrica ou por outra causa qualquer. São instaladas no início das adutoras por recalque, quase sempre no trecho de saída de cada bomba. Nas linhas de sucção são também instaladas na extremidade destas com a função de manter a bomba escorvada (com água). Existem vários tipos e modelos de válvulas de retenção que são : de pistão, de esfera e de portinhola. Estas últimas são as mais usuais nos sistemas de abastecimento de água e possuem uma portinhola (única e dupla) que dá passagem num só sentido; assim sendo, suportam a coluna de água de toda a linha quando a bomba estiver parada. Figura 48 Válvula de Retenção 124

19 As válvulas de retenção com portinhola única são fabricadas nos diâmetros de 50 a 600 mm nas classes de pressão PN-10 e PN-16; e as com portinhola dupla são produzidas nos diâmetros de 50 a 1200 mm nas classes de pressão PN-10, PN-16 e PN- 25. A carcaça das válvulas de retenção deve ser suficientemente robusta para suportar, sem danos, os golpes de aríete oriundos das bruscas paralisações. Devem estar, também, convenientemente ancoradas para evitar possíveis deslocamentos. Válvulas Aliviadoras de Pressão As válvulas aliviadoras de pressão ou válvulas anti-golpe (figura 49) são dispositivos que permitem reduzir a pressão interna das tubulações quando estas sofrem a ação de golpes de aríete. São instaladas geralmente no início das adutoras por recalque, de grande diâmetro, nas quais as válvulas de retenção sofrem solicitações maiores e poderão não suportar os esforços resultantes da sobrelevação de pressão. Alguns desses dispositivos têm um mecanismo complicado, necessitando, às vezes, de ar comprimido ou de dispositivos elétricos para auxiliar a operação. Figura 49 Válvula aliviadora de pressão 125

20 Resumo da disposição das Válvulas e Ventosas em linhas adutoras A figura 50 a seguir ilustra o posicionamento típico das válvulas de parada, válvula de descarga e das ventosas em uma linha adutora. Figura 50 Válvula e ventosas em linhas adutoras Esforços atuantes nas tubulações De acordo com as condições de utilização das tubulações, podem se desenvolver nestas uma série de esforços, que se não forem convenientemente previstos, e nem exista condições de resistência na tubulação, o sistema de abastecimento de água terá seu desempenho totalmente comprometido, pelos esforços a seguir relacionados. Pressão interna de ruptura : causada pela pressão estática e pelo golpe de aríete, produzindo tensão circunferencial e longitudinal em curvas, pontas, juntas, etc. Os principais dispositivos contra o golpe de aríete são as válvulas de alívio, válvulas anti-golpe, as chaminés de equilíbrio, tanques amortecedores e etc. A espessura (e) dos tubos para resistir a este esforço é calculada pela seguinte fórmula : p D e = 2 σ adm onde : p = pressão interna ou de serviço; D = diâmetro médio; σ adm = tensão admissível do material. 126

21 Mudanças de temperatura : tensão longitudinal e compressão, através da expansão e contração do tubo, devendo-se prever juntas de dilatação ou expansão. Fluxo nas curvas, peças de derivação e reduções : produz tensões longitudinais resultante do fluxo nestas peças, que devem ser absorvidas por ancoragens. Peso da tubulação com água entre apoios : gera esforços flexionais, fazendo com que a tubulação suporte cargas longitudinais, agindo como uma viga, uma coluna ou um tirante, devendo-se estudar a necessidade de suportes, para absorver tais esforços. São os casos de travessias de vãos. Cargas externas : ocorrem nas tubulações enterras, onde deve-se considerar a carga do aterro e as cargas móveis sobre os tubos, não permitindo sua ruptura por deflexão diametral. Devem ser criados, portanto, dispositivos de proteção contra cargas externas, como lajes ou canaletas de concreto Ancoragens As ancoragens são estruturas dispostas em pontos pré-determinados nas adutoras, capazes de absorver esforços originados nas curvas, peças de derivação, reduções, extremidades e trechos de grande inclinação, impedindo assim, movimentos indesejáveis nas tubulações. As ancoragens têm como objetivo descarregar no solo, o empuxo resultante do escoamento nas adutoras, por meio de estruturas de concreto simples, concreto armado, cabos, aço ou estruturas mistas. Em sistemas de distribuição de água, as ancoragens, mais comuns são as de bloco de concreto, geralmente executadas quando das construções das linhas. Porém existem casos em que se utilizam estacas de madeira ou metálicas. A ancoragem é feita na própria seção onde aparecem os esforços, ou, um pouco afastadas, desde que os tubos e as juntas tenham resistência para transmitir os esforços. Para a elaboração de um projeto de ancoragem é necessário conhecer os seguintes elementos : Características da tubulação : material, tipo de junta, espessura, diâmetro interno e peso; Características da conexão : ângulo de curva, raio, espessura, posição, diâmetro interno e peso; 127

22 Planta e perfil cadastral da tubulação; Natureza e características do solo; Cota de localização da peça; Pressão interna (no ponto da peça). Blocos de Ancoragem ou de Escoramento São utilizados para conter os esforços, evitando a possibilidade dos tubos desembocarem das junções, ou ainda, mesmo no caso de juntas rígidas, evitando a solicitação sobre os flanges ou sobre a tubulação. Existem quatro tipos principais de blocos de escoramento : blocos de compressão, blocos de peso, blocos de atrito e blocos estaqueados. Os blocos de compressão são executados em concreto simples ou ciclópico, armados ou não, e atuam apoiados na parede ou no fundo das valas (Figuras 51 e 52) α Figura 51 Bloco de compressão com apoio na lateral da vala α Figura 52 Bloco de compressão com apoio no fundo da vala 128

23 Os esforços (E) serão : Para peças em TE e caps ou plugs : E = p S onde : S = π d 4 (seção transversal do tubo) Para curvas : ( 2) 2 p = pressão interna de serviço E = 2 p S sen α onde : α = ângulo externo da curva Para reduções : ( ) E = p S 1 S 2 onde : S 1 = seção transversal do tubo maior O dimensionamento dos blocos será : S 2 = seção transversal do tubo menor esforço no terreno : σ = E a b sendo σ terreno a tensão admissível no terreno tem-se : a b = σ E terreno a altura h do bloco pode ser tomada como 3/4 da maior dimensão entre a e b. Os blocos de peso são adotados nos casos de curvas ou tês em que o empuxo está dirigido para cima, conforme a figura 53. Figura 53 Bloco de peso 129

24 A condição de equilíbrio para este caso será : Peso do bloco (P) = Empuxo (E) P = volume do bloco. peso específico do concreto (γ concreto ) volume do bloco = a. b. h = P / γ concreto Tirantes de aço : S o (seção transversal de uma barra de aço) = E / (4.σ adm aço ) Os blocos de atrito (Fig. 54) são utilizados no caso de tubulações aparentes, ou quando não é possível adotar o bloco de compressão. Atuam pela força de atrito que aparece entre a base do bloco e o terreno. Geralmente são executados em concreto ciclópico. Figura 54 Bloco de atrito Nos blocos de atrito, o dimensionamento deve atender a duas condições principais : força de atrito maior ou igual ao empuxo; e não haver tração ou giro da base do bloco; a tensão máxima do terreno deve ficar dentro do valor admissível a compressão. Os blocos estaqueados (Figura 55) são utilizados quando da impossibilidade de execução dos outros tipos de blocos; geralmente necessários para grandes diâmetros e pressões elevadas. Figura 55 Bloco estaqueado 130

25 Em todos os casos de blocos de ancoragem, deve-se ter o cuidado, no projeto e na execução, de deixar as juntas livres. No caso de flanges deve-se prever um espaço mínimo para permitir a colocação ou retirada dos parafusos Sistemas de travessias de vãos e tubulações assentes sobre apoio Os sistemas de travessias de vãos são utilizados, quando se tem um vão de rio, córrego ou vale, a atravessar. Sendo realizada esta travessia por cima a fim de que a linha tenha fácil acesso. Seja qual for o material da tubulação, a travessia deverá ser realizada, preferencialmente, em aço, devido às suas características físicas fornecerem maiores resistências e estabilidade à travessia. As travessias podem ser (figura 56) : direta em vão livre, em quadro e em arco. a b c Figura 56 travessias direta em vão livre (a), em quadro (b) e em arco (c). Sempre que for necessário utilizar tubulação de aço entre estruturas de apoio, devese prever a utilização de juntas de dilatação. As travessias em quadro e em arco devem ter obrigatoriamente ventosas em seu ponto mais alto e descargas nos pontos baixos. Além das travessias, a necessidade de instalar as linhas de adução apoiadas (assentes sobe apoios) decorre das seguintes situações básicas : travessias de terrenos de pouca consistência (mangues, etc.); 131

26 terrenos de difícil escavação (rocha, material de decomposição de rocha ou semelhante); trechos aparentes em declives; e saídas de casas de bombas e entrada e saída de reservatórios. A distância entre apoios é variável com o tipo de material do tubo e do tipo de junta. Os esforços devido a flexão devem ser absorvidos pelo próprio material da tubulação, com um dimensionamento adequado para a espessura das paredes. O exemplo da Figura 57 a seguir ilustra o diagrama de momentos fletores para uma tubulação do tipo ponta e bolsa, junta flexível e com 2 apoios por tubo. Figura 57 Exemplo de esforços atuantes em uma tubulação apoiada Assentamento das Tubulações em Valas As tubulações enterradas estão sujeitas à carga do próprio solo e às cargas móveis, que podem afetar sensivelmente a tubulação, provocando vazamentos e arrebentamentos destas, devido a sua deformação diametral. Logo, a tubulação deve estar assentada à uma profundidade mínima denominada de recobrimento (r) medida da superfície do solo até a geratriz superior externa dos tubos. A tabela 16 a seguir apresenta alguns valores usuais de recobrimento em função do material da tubulação. 132

27 Tabela 16 Profundidades mínimas para tubulações enterradas Material Recobrimento r (m) do tubo Trânsito leve Trânsito pesado Ferro fundido c/ junta de chumbo 0,70 0,90 Cimento amianto 0,80 1,20 PVC e Polietileno 0,80 1,20 Concreto armado 0,70 0,90 Ferro dúctil c/ junta elástica 0,50 0,70 Aço 0,50 0,70 Para terrenos de boa consistência as valas podem ser retangulares e para terrenos de média consistência ou para maiores profundidades as valas devem ser executadas com taludes ou com banquetas (figura 58). Figura 58 Tipos de valas em função do terreno e da profundidade A largura b da vala, de acordo com a norma brasileira, deverá ser igual ao diâmetro externo D da tubulação acrescido de 15 cm para cada lado, conforme pode ser visto na figura acima. Logo : b = D + 0, 30m. 133

28 O reaterro das valas deverá ser executado conforme a figura 59 a seguir : Figura 59 Reaterro das valas Para proteção da tubulação, em locais de cargas e tráfego pesado, podem ser construídas lajes ou canaletas e tubos de concreto, sendo que as tubulações deverão estar desvinculadas destas proteções e serem envolvidas com material granular ou pó de pedra, conforme a figura 60 a seguir. Figura 60 Proteção sobre as tubulações No caso de travessias de linhas férreas, devem ser estudadas as profundidades e as proteções ideais para as tubulações, sedo que para as profundidades, devem ser acrescidas no mínimo 30 cm em relação às profundidades do trânsito pesado Dimensionamento das Adutoras A vazão de projeto Q para dimensionamento de uma adutora depende da concepção do sistema de abastecimento, ou seja, se a adução for ou não contínua e se houver ou não reservação, conforme as fórmulas seguir : 134

29 Adução contínua sem reservatório : Q = k1 k 2 q P Adução contínua com reservatório : Q = k1 q P Adução descontínua com reservatório : k1 q P Q = n onde : Q = vazão (l/s) P = população abastecida ou de projeto (número de habitantes) q = consumo diário per capita (l/hab.dia) k 1 = coeficiente do dia de maior consumo; k 2 = coeficiente da hora de maior consumo do dia de maior consumo; n = número de horas de funcionamento da adução por dia (horas) O dimensionamento hidráulico das adutoras é realizado empregando as fórmulas para escoamento livre e escoamento forçado apresentadas na disciplina de Hidráulica Básica. Adutoras por Gravidade Nas adutoras por gravidade, devem ser conhecidos, além da vazão de projeto, o comprimento da tubulação e o material do conduto, que determina sua rugosidade. O comprimento do trecho e a diferença entre os níveis de água são quase sempre dados físicos previamente fixados. Os coeficientes que estabelecem relação com a rugosidade do material são estudados e tabelados nos compêndios de hidráulica. No caso de condutos forçados, utilizam-se geralmente as fórmulas de Hazen- Williams (para diâmetros de 50 a 3500 mm) e Universal. Para o caso de condutos livres podem ser empregadas as fórmulas de Bazin, Chezy, Manning e Ganguillet-Kutter. Entre os problemas hidráulicos, há ainda aqueles que dizem respeito à verificação das condições de operação de uma adutora existentes, para conhecimento da vazão aduzida, ou para estudar a substituição ou duplicação de trechos de canalização, visando aumentar o escoamento. 135

30 Adutoras por Recalque Procura-se, nos problemas de adução por recalque, determinar o diâmetro necessário D da linha e a potência P das bombas, que vão gerar a pressão necessária para vencer o desnível requerido, para a vazão desejada. Para um pré-dimensionamento do diâmetro, algumas expressões foram desenvolvidas baseadas em uma série de hipóteses simplificadoras. Para adução contínua (24 horas) pode-se empregar a fórmula de Bresse : D = k Q onde : D = diâmetro da tubulação (m); Q = vazão de adução (m 3 /s); k = coeficiente com dimensão de velocidade elevado a ½. (o valor de k depende do peso específico da água, do regime de trabalho e rendimento do conjunto elevatório, da natureza do material da tubulação entre outros. De um modo geral, poderá ser tomado como 1,2, principalmente quando se utilizam tubos de ferro fundido. Para adução descontínua (< 24 h) pode-se empregar a fórmula de Forchheimer : D = 13, ( X / 24 ) 1/ 4 Q 1 / 2 onde : D = diâmetro da tubulação (m); Q = vazão de adução (m 3 /s); X = ( número de horas de bombeamento / 24 ). Aspectos a serem considerados no projeto de adutoras Alguns aspectos devem ser considerados no dimensionamento de linhas adutoras, conforme descrição a seguir : A rigor, no dimensionamento de linhas adutoras deveriam também ser computadas as perdas de carga localizadas na entrada e na saída das tubulações, nas mudanças bruscas de direção e nas peças especiais que possam existir no seu trajeto. Contudo, em adutoras longas, tais perdas localizadas atingem na maioria dos casos um valor desprezível, comparativamente às perdas por atrito 136

31 ao longo da tubulação. Por este motivo, são geralmente desprezadas nos cálculos mais comuns as perdas de carga localizadas; A velocidade máxima de escoamento nas adutoras por recalque deve ser de 2,50 m/s. Geralmente as velocidades em adutoras devem estar entre 0,75 e 2,50 m/s. O limite máximo de velocidade nas adutoras tem por finalidade evitar possibilidade de efeitos dinâmicos nocivos, desgaste das tubulações e peças acessórias e controle da corrosão. A velocidade mínima evita deposições nas canalizações, porém é estabelecida principalmente para os sistema de adução de água bruta que contêm material em suspensão, e fica em torno de 0,25 a 0,40 m/s. A tabela a seguir, extraída de Azevedo Netto, permite um prédimensionamento das linhas adutoras. Tabela 17 Pré-dimensionamento das adutoras e linhas de recalque Na verificação da pressão interna, considera-se a pressão interna na adutora, considera-se a pressão de serviço, ou pressão dinâmica, equivalente à distância compreendida entre a tubulação e a linha piezométrica (figura 61). Se adutora for dotada de dispositivo de fechamento na extremidade de jusante ou em ponto 137

32 intermediário, reinará a montante deste ponto uma pressão estática superior à pressão de serviço, quando o registro estiver completamente fechado, ou seja, sem escoamento (figura 61). Figura 61 Pressão máxima dinâmica e máxima estática - representação Se houver a ocorrência de pressões dinâmicas ou estática excessivas, a adutora poderá ser dividida em trechos, intercalando-se reservatórios ou caixas intermediárias de quebra de pressão, em que o nível de água se encontra a pressão atmosférica. No trecho subseqüente à caixa, as pressões serão contadas a partir desse último nível. (figura 62); Figura 62 Adutora de Gravidade com Caixas de Quebra-Pressão 138

33 No traçado de uma adutora em conduto forçado, deve-se fazer com que a linha piezométrica fique sempre acima da tubulação. Caso contrário, o trecho situado na referida linha terá pressão inferior à atmosférica, situação que deverá sempre ser evitada. Os livros e manuais de hidráulica mostram os diferentes casos de tubulações situadas acima da linha piezométrica e apontam os danos que podem causar ao funcionamento da adutora. Lembra-se que há casos em que o escoamento poderá tornar-se muito irregular ou mesmo deixar de existir. 139

34 3.9 Estações Elevatórias Estações Elevatórias são instalações de bombeamento destinadas a transportar a água a pontos distantes ou mais elevados, ou para aumentar a vazão de linhas adutoras. Muito raramente, nos dias atuais, são encontrados sistemas de abastecimento de água que não possuam um ou vários conjuntos de bombas. As estações elevatórias são mais utilizadas nos sistemas de abastecimento de água para : Captar a água de superfície ou de poço; Recalcar a água a pontos distantes ou elevados; Reforçar a capacidade de adução. A utilização das estações elevatórias dentro do Sistema de Abastecimento de Água tem as seguintes desvantagens : Elevam despesas de operação devido aos gastos com energia; São vulneráveis a interrupções e falhas no fornecimento de energia; Exigem operação e manutenção especializada, aumentando ainda mais os custos com pessoal e equipamentos Componentes de uma Estação Elevatória As instalações elevatórias típicas são formadas por (Figura 63) : Casa de Bombas : edificação própria destinada a abrigar os conjuntos motobomba. Deve ter iluminação e ventilação adequadas e ser suficientemente espaçosa para a instalação e movimentação dos conjuntos elevatórios, incluindo espaço para a parte elétrica (quadro se comando, chaves e demais dispositivos de controle). Bomba : equipamento encarregado de succionar a água retirando-a do reservatório de sucção e pressurizando-a através de seu rotor, que a impulsiona para o reservatório ou ponto de recalque. Motor de acionamento : equipamento encarregado do acionamento da bomba. O tipo de motor mais utilizado nos sistemas de abastecimento de água é o acionado eletricamente. Linha de Sucção : conjunto de canalizações e peças que vão do poço de sucção até a bomba. 140

35 Linha de Recalque : conjunto de canalizações e peças que vão do poço de sucção até a entrada da bomba. Poço de Sucção : reservatório de onde a água será recalcada. Sua capacidade ou volume deve ser estabelecido de maneira a assegurar a regularidade no trabalho de bombeamento. Figura 63 Estação Elevatória Típica de uma Captação Superficial Recomendações para Projeto de Elevatórias A principal norma brasileira de interesse para projeto de elevatórias é a NBR 12214/92 (Projeto de Sistema de Bombeamento de Água para Abastecimento Público). A seguir tem-se algumas recomendações, não necessariamente desta norma. Número de Conjuntos Um sistema de abastecimento de água não pode sofrer soluções de continuidade sob pena de ter sua eficiência, medida pelo binômio quantidade e qualidade, comprometida. É tecnicamente inadmissível que em linhas por recalque o bombeamento seja interrompido por falta de funcionamento dos equipamentos em decorrência de problemas de problemas mecânicos e de manutenção preventiva. Para que tal situação não ocorra as estações elevatórias são dimensionadas com conjuntos de reserva de modo 141

36 que sempre que ocorrer impossibilidade de funcionamento de alguma máquina, esta seja substituída por outra de igual capacidade para manter o pleno funcionamento da linha. O numero de conjuntos de reserva deve ser compatível com as condições operacionais e deve ser de, pelo menos, um conjunto reserva. Cabe ressaltar que em grandes e médios conjunto elevatórios, em termos práticos, deve ser prevista uma reserva de conjuntos moto-bombas de no mínimo 20 % do total de conjuntos moto-bombas operacionais (ou seja, deve-se ter uma reserva de no mínimo 20 % da potência operacional). Os conjuntos moto-bombas reservas devem ser colocados em operação periodicamente, revezando o seu funcionamento com as demais bombas elevatórias. Tal procedimento objetiva evitar danos nos equipamentos parados (corrosão, emperramento e etc) e permitir uma vida útil uniforme de todos os equipamentos da estação elevatória. Seleção de Bombas São condições fundamentais para seleção das bombas, as hidráulicas do escoamento, ou seja, o ponto de funcionamento do sistema, a natureza do projeto, as características da água a ser recalcada, os equipamentos existentes no mercado e a similaridade com os já instalados e em operação para flexibilizara reposição de peças defeituosas ou desgastadas. Além disso, também deve ser elaborado um estudo intensivo da dimensão da obra e etapas de construção, e um programa que facilite a operação e a manutenção dos serviços. Informações Necessárias à Aquisição de Bombas Para aquisição das bombas, devem ser fornecidas ao fabricante as seguintes informações principais : a. Natureza do líquido a recalcar : água limpa (potável), água bruta, esgoto, etc; b. Vazão necessária (de acordo com a vazão de projeto calculada); c. Altura manométrica total; d. Período de funcionamento ou tempo de operação das bombas; e. Energia disponível no local : número de fases, tensão e ciclagem; f. Condições de funcionamento : afogada ou não; g. Número de unidades (operacionais e reserva). 142

37 Casa de Bombas As bombas deverão estar alojadas em uma edificação denominada de casa de bombas. Este edifício deverá ter dimensões tais que tenham espaços suficientes para permitirem com certa comodidade montagens e desmontagens dos equipamentos e circulação de pessoal de operação e manutenção, de acordo com as normas técnicas em vigor e com as recomendações dos fabricantes. Também devem ter espaço e estrutura para instalação de equipamentos de manutenção e serviço, tais como vigas (para instalação de pontes rolantes, roldanas, etc), pórticos e aberturas em pisos e paredes. Estudos sobre a disposição dos equipamentos e drenagem dos pisos são essenciais. Na elaboração do projeto arquitetônico é importante o estudo da iluminação, ventilação e acústica. O emprego de degraus deve ser restrito, mas sempre que for necessário não poderão ser economizados corrimãos. Poço de Sucção Conforme a situação do nível de água no poço de sucção em relação à boca de entrada da bomba, há dois casos a considerar (Figura 64) : 1. Poço com nível de água abaixo da bomba : existe neste caso uma altura de sucção a ser vencida pela bomba, necessitando a mesma ser escorvada para poder funcionar ou ter mecanismo auto-escorvante. 2. Poço com nível de água acima da bomba : existe uma carga permanente sobre a boca de entrada da bomba que, neste caso, trabalha afogada. Figura 64 Bomba afogada (direita) e não afogada (esquerda) 143

38 Em abastecimento de água é mais comum encontrar-se o caso do poço situado abaixo da bomba (bomba não afogada). Apresenta a vantagem de se poder montar o conjunto de recalque ao nível do terreno, ou mais acima, em ambiente claro e ao abrigo das inundações. Entretanto devido a necessidade de escorva a operação torna-se mais trabalhosa. O sistema de bombas afogadas é freqüentemente utilizado junto a reservatórios enterrados ou semi-enterrados, para transferência de água para reservatórios elevados. Como desvantagens tem-se o maior custo das escavações e estruturas e o perigo de inundações do salão de máquinas. Deverão ser tomadas precauções especiais, no bombeamento de água tratada, para que não haja contaminação da mesma com a entrada de líquidos ou materiais estranhos no poço. É necessário que o poço seja coberto e que as águas de enxurrada, de lavagem de pisos ou de respingo das bombas sejam impedidas de entrar. A figura 65 a seguir ilustra detalhes construtivos de proteção sanitária. Figura 65 Proteção sanitária de poço de sucção A seguir serão apresentados alguns detalhes que devem ser observados nas dimensões dos poços de sucção. A altura mínima de água acima da boca de sucção recomendada na prática, para evitar a formação de vórtice, deve ser igual a 2 à 3 vezes o diâmetro (D) da tubulação de sucção, conforme figura 66 a seguir. Figura 66 Altura mínima de água no poço de sucção 144

39 1, 5 D. A distância entre a entrada da boca da sucção e o fundo do poço deve ser superior a As dimensões mínimas recomendadas entre as instalações das bombas e as paredes de um poço de sucção devem seguir o recomendado pelos fabricantes. A figura 67 a seguir ilustra algumas distâncias mínimas recomendadas em função do diâmetro D da tubulação de sucção, para um poço de sucção típico. Figura 67 Distâncias mínima em um poço de sucção (detalhe em planta) Tubulações e órgãos acessórios As estações elevatórias compreendem além das bombas propriamente ditas, um conjunto de tubulações, peças especiais e órgãos acessórios. As tubulações das casas de bombas são geralmente de ferro fundido com juntas de flange. Em se tratando de diâmetros maiores maiores utilizam-se também tubos de aço. Os diâmetros das tubulações dentro das estações elevatórias são fixados tendo em vista não ocasionar demasiadas perdas de carga, pois irão afetar a altura manométrica de elevação e maior dispêndio de energia elétrica. Na sucção, perdas de cargas elevadas poderão dar origem a cavitação. Os principais órgãos acessórios conectados às tubulações de uma estação elevatória são: registros, válvulas de retenção, válvulas de pé, reduções excêntricas, válvula antigolpe de aríete e manômetros. As válvulas de pé são peças conectadas na extremidade de tubulações de sucção em instalações de bombas não afogadas. Assegurando a passagem da água somente em direção a bomba permitem que as tubulações de sucção mantenham-se sempre cheias 145

40 mesmo quando a bomba for paralisada. As válvulas de pé vêm geralmente acompanhadas de um crivo destinado a reter corpos estranhos. Em estações elevatórias onde se pretende obter um contínuo controle das pressões, podem ser instalados manômetros junto à saída das bombas. As figuras 68 e 69 a seguir apresentam em detalhes, o modo correto de instalação das tubulações e acessórios de estações elevatórias. Figura 68 Instalação típica de bomba não afogada e afogada Figura 69 Esquema de montagem de um grupo de recalque de grande capacidade Dimensionamento do conjunto elevatório O conjunto elevatório (moto-bomba) deverá vencer a diferença de nível entre os dois pontos mais as perdas de carga em todo o percurso (perda por atrito ao longo da canalização e perdas localizadas devidos às peças especiais). Esta altura é conhecida co altura manométrica total, representada na Figura 70 por pressão total. 146

41 Figura 70 Instalação típica de elevatória e grandezas envolvidas O cálculo das diversas parcelas que compõem a altura manométrica total pode ser encontrado em vários livros de hidráulica e não faz parte do programa deste curso repetir. A potência (P) de um conjunto elevatório é dado pela fórmula : γ Q H P = 75 η onde : P = potência (cv) 1 cv = 0,986 HP γ = peso específico do líquido a ser elevado (água : 1000 kg/m 3 ); Q = vazão elevada (m 3 /s); H = altura manométrica total (m) η = rendimento do conjunto motor bomba = η motor. η bomba O rendimento do conjunto motor bomba η pode ser encontrado em catálogos de fabricantes. 147