Elevatória de água

Vazão de projeto

Q = dado de entrada

A vazão de projeto é informada diretamente pelo usuário (L/s), sem cálculo intermediário.

Diâmetro econômico (Bresse corrigido)

D = 1,3 · (X/24)^0,25 · √Q

Q em m³/s, D em m. Serve como referência ao diâmetro comercial adotado.

Velocidade média

v = Q / A = 4Q / (π · D²)

Verificações: água 0,60–3,0 m/s (sucção ≤ 1,5); esgoto mínimo 0,60 m/s para autolimpeza.

Perda de carga distribuída (Hazen-Williams)

hf = 10,643 · (Q/C)^1,85 · L / D^4,87

Q em m³/s, D em m, L em m, C coeficiente de Hazen-Williams.

Somatório de K das singularidades

ΣK = Σ (n · K)

n quantidade de cada peça do trecho; K coeficiente unitário (editável na tela).

Perdas localizadas

h_loc = ΣK · v² / (2g)

Calculada por trecho, com a velocidade do diâmetro daquele trecho; g = 9,81 m/s².

Alturas geométricas pelas cotas

Hs = C_eixo − C_NA_sucção; Hr = C_chegada − C_eixo

Cotas do projeto em metros. Hs positivo = bomba acima do nível d'água; Hs negativo = bomba afogada.

Altura manométrica total

Hman = (Hs + Hr) + Σ (hf_i + h_loc_i)

Soma das perdas da sucção e de todos os trechos de recalque; Hs e Hr calculados pelas cotas.

Potência hidráulica

Ph = γ · Q · Hman; cv = kW / 0,7355

γ = 9,81 kN/m³; apresentada em kW e cv.

Potência no eixo (absorvida pela bomba)

Pe = Ph / η_bomba

η_bomba rendimento da bomba; apresentada em kW e cv.

Motor comercial adotado

P_motor ≥ Pe · f (série comercial)

f informado pelo usuário; adotado o motor comercial imediatamente superior (cv e kW).

Reserva de potência efetiva

reserva = (P_motor / Pe − 1) · 100

Folga real do motor adotado em relação à potência absorvida pela bomba (%).

Pressão atmosférica local

Patm = 10,33 − altitude / 900

Altitude informada pelo usuário (m); resultado em m.c.a.

Pressão de vapor do fluido

Pv = f(temperatura)

Interpolação linear na tabela de vapor da água de 0 a 100 °C (ex.: 20 °C = 0,239 m; 40 °C = 0,752 m).

NPSH disponível

NPSHd = (Patm − Pv) − Hs − hf_suc

Patm pela altitude e Pv pela temperatura do fluido. Exige NPSHd − NPSHr ≥ 1,00 m.

Curva do sistema

H(Q) = Hgeo + hf(Q) + h_loc(Q)

Perdas distribuídas variam com Q^1,85 e localizadas com Q².

Curva da bomba (pontos do fabricante)

H_b(Q) = H_i + (Q − Q_i) · (H_{i+1} − H_i) / (Q_{i+1} − Q_i)

Interpolação linear entre os 7 pontos informados (o primeiro em Q = 0, shutoff). Fora da faixa informada a curva não é extrapolada.

Rotação e frequência

N / N₀ = f / f₀ (f₀ = 60 Hz)

Rotação nominal N₀ informada pelo usuário; a frequência de acionamento acompanha a rotação adotada.

Leis de semelhança (mudança de rotação)

Q' = Q · (N/N₀); H' = H · (N/N₀)²

Cada ponto da curva informada é corrigido para a rotação de operação antes de encontrar o ponto de operação.

Ponto de operação

H_b(Q) = H_sistema(Q)

Encontro das duas curvas, obtido por troca de sinal de d(Q) = H_b − H_sistema e refinado por bisseção até 0,01 L/s.

Rotação para compatibilizar com a vazão de projeto

α² · H_b0(Q_proj / α) = H_man(Q_proj); N = N₀ · α; f = 60 · α

α = N/N₀ é obtido por bisseção (0,2 a 2,5) e leva o ponto de operação exatamente à vazão de projeto.

Associação de bombas iguais

Paralelo: Q_total = n · Q_bomba, H igual; Série: H_total = n · H_bomba, Q igual

Em paralelo cada bomba recebe Q/n com a altura manométrica total; em série cada bomba fornece Hman/n com a vazão total. A curva informada é multiplicada em vazão (paralelo) ou em altura (série) antes do ponto de operação.

Participação percentual na altura manométrica

%parte = 100 · parte / Hman

Aplicado à altura geométrica, à perda total, às perdas na sucção e no recalque, às perdas distribuídas e localizadas e a cada trecho.