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UNIVERSIDADE LÚRIO
FACULDADE DE ENGENHARIA E CIÊNCIAS NATURAIS
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA
3 o^ Ano Desenvolvimento Comunitário I PROPOSTA DE DIMENSIONAMENTO DE UMA INSTALAÇÃO DE BOMBEAMENTO PARA O ABASTECIMENTO DE ÁGUA À COMUNIDADE DE NANHIMBE-CIDADE DE PEMBA Discente: Docente: Carlos Paulo Sassique Andrassone Paulino João Raúl, Engo. Pemba, Dezembro de 2021
UNIVERSIDADE LÚRIO
FACULDADE DE ENGENHARIA E CIÊNCIAS NATURAIS
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA
3 o^ Ano Desenvolvimento Comunitário I DIMENSIONAMENTO DE UMA INSTALAÇÃO DE BOMBEAMENTO PARA O ABASTECIMENTO DE ÁGUA À COMUNIDADE DE NANHIMBE-CIDADE DE PEMBA Pemba, Dezembro de 202 1 Trabalho de carácter avaliativo, com o tema: Dimensionamento de uma instalação de bombeamento para o abastecimento de água à comunidade de Nanhimbe- Cidade de Pemba, a ser apresentado ao docente da disciplina de Desenvolvimento Comunitário I. Docente: Paulino João Raúl, Engo.
ii DECLARAÇÃO DE HONRA Declaro que sou autor deste Trabalho e que autorizo a Universidade Lúrio, a fazer uso do mesmo, com a finalidade que julgue conveniente. Assinatura: ____________________________________ Data: 03 / 12 / 2021
iii AGRADECIMENTOS Agradeço primeiramente a Deus (Senhor Jesus Cristo) pela vida e saúde que me têm concedido e pela salvação que me deu na cruz do calvário. De seguida agradeço a minha família em geral, especialmente minha Maria Rosa António e meu pai Paulo Sassique Andrassone, por fazer me conhecer o mundo, pelo amor que tem por mim, pelo incentivo, compreensão e por se empenharem ao máximo para que pudesse estar fazendo esta formação. E aos meus queridos irmãos Paulo Andrassone Júnior, que me ajudou e me serviu de fonte de inspiração académica e Amarildo Andrassone pelo suporto económico e exemplo de filho. A Universidade Lúrio, seu corpo docente, a direcção e administração que me conduzem a formação académica. E por fim, a todos os meus colegas do curso, pela parceria em trabalhos, por disponibilizar materiais e livros emprestados, por todo o incentivo, amizade e ajuda ao longo do percurso académico.
v LISTA DE ABREVIATURAS ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas INE Instituto Nacional de Estatística Mzn’s Meticais N.A. Nível de Água NPSH Net Positive Suction Head PVC Polyvinyl Chloride (Policloreto de Vinila) Q. 12 Quarteirão número 12 UV Ultravioleta
vi LISTA DE SÍMBOLO q: consumo diária; D: Diâmetro da tubulação; k : Coeficiente variável, função dos custos de investimento e de operação Q: Vazão do Sistema; T: Jornada de trabalho, em horas 𝐻𝑚𝑎𝑛 (ou H): Altura manométrica 𝐻 0 : Desnível geométrico Pr: Pressão no reservatório de recalque Pa: Pressão no reservatório de sucção 𝛾: Peso específico do fluido ∆𝐻: Perda de carga nas tubulações e acessórios 𝑓: Coeficiente de atrito 𝐿: Comprimento do tubo 𝑔: Aceleração da gravidade 𝑅𝑒: Número de Renoldys v : Viscosidade cinemática do fluido ∆𝐻𝑙: Perda de carga no acessório K: Característica dos acessórios. N : Potência necessária ao acionamento 𝜂: Rendimento total
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ix RESUMO Há alguns anos a escassez dos recursos hídricos vem sido bastante discutida. Atualmente o assunto tomou grandes proporções e a busca por fontes alternativas é uma realidade. Inúmeros estabelecimentos comerciais, e até mesmo residências, tem recorrido a poços artesianos para solucionar o problema. A partir daí, tornou-se necessário o bombeamento da água proveniente de tais poços para reservatórios superiores, que fazem a distribuição da mesma para os pontos de consumo. A complexidade do sistema de recalque irá variar de acordo com algumas variáveis como: vazão de produção dos poços, capacidade volumétrica de armazenamento e comprimento da tubulação até os reservatórios superiores. Para que o abastecimento nos pontos de consumo não seja comprometido, e que não haja desperdício de água, se faz necessário o cálculo preciso das características principais da bomba, como vazão e a altura manométrica do sistema, sejam adequadas. Neste trabalho será apresentada uma forma de realizar os cálculos, buscando sempre a situação mais crítica de operação da bomba. A partir das considerações feitas, será estudado o melhor caso para a seleção da bomba. Palavras-Chave : Bomba. Sistema de recalque. Vazão. Altura Manométrica do Sistema.
xi ÍNDICE GERAL PENSAMENTO.......................................................................................................................... i DECLARAÇÃO DE HONRA ...................................................................................................ii AGRADECIMENTOS ............................................................................................................ iii DEDICATÓRIA ....................................................................................................................... iv LISTA DE ABREVIATURAS .................................................................................................. v LISTA DE SÍMBOLO .............................................................................................................. vi LISTA DE TABELAS .............................................................................................................vii ÍNDICE DE FIGURAS.......................................................................................................... viii RESUMO .................................................................................................................................. ix ABSTRACT............................................................................................................................... x ÍNDICE GERAL ....................................................................................................................... xi CAPÍTULO I: INTRODUÇÃO. ................................................................................................ 1 1.Introdução ........................................................................................................................... 1 1.1. Contextualização ..................................................................................................... 1 1.2. Problematização....................................................................................................... 1 1.3. Justificativa .............................................................................................................. 2 1.4. Objectivos ................................................................................................................... 3 1.4.1. Objectivo Geral .................................................................................................... 3 1.4.2. Objectivos Específicos ......................................................................................... 3 1.4. Estrutura do Trabalho .............................................................................................. 4 CAPÍTULO 2: FUNDAMENTÇÃO TEÓRICA. ...................................................................... 5
- Sistemas de Bombeamento ............................................................................................ 5 2.1. Evolução das Técnicas de Bombeamento. .................................................................. 5 2.2. Bombas ....................................................................................................................... 7 2.2.1. Principais componentes (órgãos) de uma bomba................................................. 7 2.2.2. Classificação da bomba hidrodinâmica ............................................................... 8
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CAPÍTULO I: INTRODUÇÃO.
1.Introdução Um tema que vem sendo discutido mundialmente é a falta de água, onde até Moçambique que possui uma grande quantidade de rios está atravessando a crise causada pelo uso indiscriminado de tal recurso natural. E Pemba é uma das cidades capitais com maior défice de água canalizada para a população. Visto que possui potenciais lençóis freáticos que podem ser encontrados à pelo menos 15 m de profundidade. Assim, o objectivo do trabalho é de dimensionar um sistema de bombeamento para o abastecimento de água à comunidade de Nanhimbe (Q, 12). Para isso, realizou-se uma pesquisa com levantamento de dados no Bairro Eduardo Mondlane (Nanhimbe, Q. 12) e usou-se metodologias tais como: consultas e revisão bibliográfica de livros, apostilas, e trabalhos académicos. 1.1.Contextualização O presente trabalho visa propor a implantação de um sistema de bombeamento de água para o abastecimento à comunidade de Nanhimbe (Q. 12), enquadrando-se no âmbito de elaboração de um projecto concernente ao trabalho final da cadeira de Desenvolvimento Comunitário I. Para que haja a disseminação de uma nova tecnologia não basta que o sistema seja fiável. O dimensionamento desse sistema de bombeamento é de fundamental importância, não somente em termos de bons resultados do funcionamento do sistema, como também em termos económicos. Um bom dimensionamento, deve ser capaz de proporcionar o melhor desempenho com baixos custos, e alongando ao máximo a vida útil dos componentes do sistema e do projecto como um todo. 1.2. Problematização A cidade de Pemba é abastecida de água a partir de um sistema, que tem início em Metuge a mais de 50km de distância. A captação é feita através de furos no aquífero do Rio Muaguide. As zonas não abrangidas pelo sistema são abastecidas por poços e furos locais. Actualmente apenas 6% dos agregados familiares na cidade de Pemba tem água canalizada dentro da casa, 55% fora de casa e 29% é abastecido pelos fontenários. Os restantes são abastecidos por poços a céu aberto, lagoas e água das chuvas. (Pereira R. P., 2012).
No quarteirão 12 a maioria dos habitantes se beneficia da água de um fontenário e de alguns poços, em casas em que há água canalizada, a água sai ou nas quintas, ou nas sextas, ou nos sábados e/ou nos domingos por semana respectivamente. Mas também se verifica que nessas casas em certos meses (outubro e novembro) não há abastecimento de água canalizada. Neste âmbito se elaborou este projecto. 1.3.Justificativa Em vista do problema acima colocado, esse trabalho analisa a possibilidade de utilização de uma configuração minimalista, de modo a ser o mais simples possível, evitando a utilização de componentes complexos, caros e de difícil manutenção.
1.4.Estrutura do Trabalho Este trabalho é composto por cinco (5) capítulos e uma secção:
- No capítulo 1 é apresentada a introdução, problemática, justificativa para o estudo, assim como os objectivos deste trabalho;
- No capítulo 2 é realizada a revisão bibliográfica, composta por um tema: Dimensionamento de uma instalação de bombeamento para o abastecimento de água à comunidade de Nanhimbe-Cidade de Pemba;
- No capítulo 3 descreve-se o método de pesquisa aplicado e o contexto do estudo de caso.
- No capítulo 4, são apresentados e descritos os resultados encontrados.
- No capítulo 5, têm-se a conclusão do trabalho.
- E por fim, na secção 1, foi reservado para os Anexos, onde podem ser encontrados os desenhos, fotos e tabelas de curvas de seleção de bomba, etc.
CAPÍTULO 2: FUNDAMENTÇÃO TEÓRICA.
2. Sistemas de Bombeamento O transporte de água ( adução ) pode ser realizado das seguintes formas: a) Por Gravidade: Utilizando Conduto Livre (Canal); b) Por Gravidade: Utilizando Conduto Forçado (Tubulação); **c) Por Recalque: Utilizando Sistema de Bombeamento.
- Evolução das Técnicas de Bombeamento.** (Carvalho, 1999) afirma que desde tempos os mais remotos, tem sido preocupação primária do homem o transporte e elevação ou recalque dos fluídos. Inicialmente, motivado por sua natureza sociável e pela necessidade de defesa, passaram os homens a aglomerar-se em aldeias cuja fundação e posterior sobrevivência dependiam, fatalmente, da disponibilidade de água. Muito cedo, então, percebeu o homem a insuficiência de sua própria força para atendimento do consumo de seus grupamentos sempre crescentes, o que o levou, usando sua inteligência, a fazer uso da força animal aliada a vários artifícios, no que poderíamos considerar como os embriões das futuras instalações de bombeamento. O consumo de água, contudo, aumentava continuamente e já não era, apenas, a manutenção de suas funções orgânicas o único elemento consumidor do precioso líquido. Atividades várias, entre as quais a irrigação necessária a uma atividade agrícola mais organizada, fez com que o homem viesse a precisar de água em maiores quantidades. Diante desta nova perspectiva, tornou-se também a força animal insuficiente e os guinchos e pedais, então em uso, se mostraram obsoletos. Bem mais tarde, somada à necessidade da irrigação, uma industrialização emergente obrigou o homem a lançar mão, em larga escala, da bomba de pistão, dispositivo concebido pelo filósofo grego Ctesibius e aperfeiçoado por seu discípulo Hero, duzentos anos antes da era Cristã, agora, entretanto, acionada através da força a vapor. Já mais recentemente, o avanço tecnológico possibilitou a construção de motores de acionamento de alta rotação, o que permitiu a construção de bombas centrífugas, muito mais funcionais e capazes não só do atendimento do consumo de água bem como de outros fluidos necessários ao desenvolvimento dos grandes parques industriais, já em florescimento.
