Projeto de uma Estação Elevatória

O croqui acima pertence a um conjunto elevatório que será 
dimensionado para abastecer uma agrovila.
Os dados conhecidos são:
-comprimento da tubulação de sucção (Ls) = 15 m;
-comprimento da tubulação de recalque (Lr) = 600 m;
-vazão necessária (Q) = 110 m3/h = 30 l/s = 0,030 m3/s;
-tempo de funcionamento do conjunto (T) = 18 h/d; e
-material das tubulações = ferro fundido (C=130)

Diâmetro econômico de recalque:
D = 1,3.X^(1/4).raiz(Q) =1,3x(18/24)^0,25xraiz(0,030)=0,209m
D = 0,200 m = 200 mm (adotado). 
Dsucção=250 mm

Verificação velocidade de sucção:
Vs=(4.Q)/(pi.D^2)=(4x0,03)/(3,14x0,25^2)=0,61<1,5m/s
Verificação velocidade de recalque:
Vr=(4x0,03)/(3,14x0,20^2)=0,95<2,5m/s (OK, OK)

Perdas de carga lineares na sucção: 
Js=(Vs/(0,355.C.Ds^0,63))^1,852       (Hazen-Williams)
Js=(0,61/(0,355x130x0,25^0,63))^1,852=0,00168m/m 
hf=Js.Ls=0,00168x15=0,02 m

Perdas de carga lineares no recalque: 
Jr=(0,95/(0,355x130x0,20^0,63))^1,852=0,00497m/m  
hf=Jr.Lr=0,00497x600=2,98 m

Perdas de carga acidentais na sucção: 
taquicarga=V2/2g=0,612/(2x9,81)=0,02 m
1) válvula de pé com crivo: hf=K.V2/2g=1x2,5x0,02=0,05 m
2) curva de 90 (K=0,4): 1x0,4x0,02=0,01 m
3) redução excêntrica d=150mm: 1x0,15x0,15=0,02 m
Total: hs=0,05+0,01+0,02=0,08 m

Perdas de carga acidentais no recalque:
taquicarga=V2/2g=0,952/(2x9,81)=0,05 m
1)ampliação gradual d=100mm: hf=K.V2/2g=1x0,3x0,74=0,22 m
2)válvula de retenção:1x2,5x0,05=0,12 m
3) registro de gaveta aberto:1x0,2x0,05=0,01 m
4) curva de 90:2x0,4x0,05=0,04 m
5) curva de 45:2x0,2x0,05=0,02 m
Total: hr=0,22+0,12+0,01+0,04+0,02=0,41m

NOTA: Se tivéssemos considerado as perdas 
de carga acidentais como sendo 10% das lineares 
(hL=3,00m), teríamos: 
0,1 x 3 = 0,3 m e não 0,49 m como, de fato, ocorreu.
     
Altura manométrica total:
AMT=Hs+hs+Hr+hr=4,00+(0,2+0,08)+42,30+(2,98+0,41)
AMT=49,8 ~ 50,00 m

Potência de movimentação hidráulica:
P =(y.Q.Hman)/(75.h)=(1000x0,030x50)/(75x0,72)
P = 27,8 CV
Potência do motor elétrico:
P = 1,1x27,8 = 30,5 CV  (adotar P = 30 CV)

Escolha da bomba à do Catálogo da KSB à 
Modelo 80-160, de 3500 RPM, rotor d=174mm e 
rendimento máximo de 80% (depois de verificado 
o cálculo do NPSHd).

A figura abaixo esclarece alguns pararâmetros calculados acima. Confira:

ESTAÇÃO ELEVATÓRIA = local onde é feito o recalque ou bombeamento da água.
CASA DE BOMBAS = abrigo da bomba, motor, registros, tubos e acessórios.
RESERVATÓRIO = caixa para armazenar e dar pressão à água nas canalizações.
PERDAS DE CARGA = perdas de energia ou de pressão nas canalizações.
Hs = altura geométrica de sucção (do nível d´água no poço de sucção ao eixo da bomba).
Hr = altura geométrica de recalque (do eixo da bomba à saída d´água no reservatório).
hf = perdas de carga (lineares e acidentais) nas tubulações de sucção e de recalque.
Hg = Hs + Hr = altura geométrica total ou altura de elevação da água.
AMT = Hg + hf = altura manométrica total (usada no cálculo da potência da moto-bomba).
NPSHd = altura líquida de sucção positiva disponível (em inglês) ou energia de aspiração da bomba (dado calculado a partir da altura de sucção, temperatura da água e pressão atmosférica local e comparado com o NPSH requerido, fornecido pelo fabricante, para evitar cavitação, problema comum quando Hs > 10 m, a água tem + de 30oC ou a altitude é > 1.500m).