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INSTALAÇÕES DE BOMBEAMENTO PARA IRRIGAÇÃO

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Descrição

Com a primeira edição, lançada em 2008, mantivemos o objetivo de auxiliar estudantes e profissionais da área na solução de diferentes problemas encontrados no exercício de suas atividades.

Desde então, percebemos, com enorme satisfação, a aceitação da obra, tanto pelos estudantes, profissionais e docentes de algumas instituições de ensino, sendo, inclusive, indicada como livro texto. Tudo isso nos compeliu ao lançamento de uma segunda edição e sua reimpressão em seguida.

E nosso compromisso tem, a cada dia, aumentado, e sentimos gratificados por isso, assim, procurando, sempre, o constante melhoramento da obra, analisando as críticas e sugestões recebidas, não medimos esforços para trabalhar em uma nova edição.

A partir de uma criteriosa revisão, de todos os tópicos abordados na edição anterior, correções, atualizações e melhoramentos foram feitos com a inclusão de material adicional de relevância e novas abordagens, com intuito de tornar o livro mais acessível, útil e de fácil compreensão quanto possível.

Para uma melhor compreensão dos assuntos abordados, dedicamos uma especial atenção aos exercícios resolvidos, item ao qual fizemos significativo aumento de exemplos, bem como no número de exercícios propostos com respostas, para facilitar o aprendizado do usuário.

Logicamente, muitos conceitos e assuntos, abordados nas edições anteriores, foram mantidos nesta nova edição, uma vez que estes já são consolidados na área e constituem a base da estrutura deste livro.

Novas bibliografias foram consultadas, deforma a atualizara edição anterior bem como contribuir para um melhor aprofundamento dos assuntos tratados.

Esperamos que esta nova edição, ampliada, atualizada e melhorada, atinja o objetivo de levar ao usuário do livro um texto de melhor e mais fácil compreensão, e que possa contribuir para a formação e qualificação de estudantes e profissionais.

Este livro só se tornou realidade com importante ajuda, direta e indiretamente, de amigos e profissionais da área, aos quais dirigimos nossos sinceros agradecimentos.
Expressamos nossos especiais agradecimentos à empresa “Lavras Irrigação”, pelo apoio, incentivo e informações, e que muito ajudou na publicação do livro desde o lançamento da primeira edição. Agradecemos aos profissionais desta conceituada empresa, ao longo de todo tempo de boa convivência, pela troca de informações e também pela pronta atenção em nos auxiliar.

Nossos agradecimentos à Editora UFLA, em especial a seus funcionários, pela diagramação, formatação e lançamento desta terceira edição.

Apesar de todo nosso constante esforço em busca do aperfeiçoamento do livro, estamos cientes que muito ainda poderá ser feito e alguns erros ainda poderão aparecer. Assim, continuamos receptivos às críticas e ou sugestões que possam ajudar a tornar este livro cada vez melhor.

1ª PARTE - HIDRÁULICA DE INSTALAÇÕES DE BOMBEAMENTO – 17
1 – CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DA ÁGUA – 19
1.1 – MASSA ESPECÍFICA – 19
1.2 – PESO ESPECÍFICO – 20
1.3 – DENSIDADE RELATIVA – 21
1.4 – PRESSÃO DE VAPOR – 21
1.5 – MÓDULO DE ELASTICIDADE VOLUMÉTRICO – 24
1.6 – VISCOSIDADE – 25

2 – CLASSIFICAÇÃO DO ESCOAMENTO – 27
2.1 – EM RELAÇÃO À TRAJETÓRIA – 27
2.2 – EM RELAÇÃO AO TEMPO – 30
2.3 – EM RELAÇÃO AO ESPAÇO – 31
2.4 – MOVIMENTO DE ROTAÇÃO (Rotacional e irrotacional) – 31

3 – PERFIL DA TUBULAÇÃO – 33

4 – TUBULAÇÕES – 39
4.1 – PROCESSOS DE FABRICAÇÃO – 40
4.1.1 – Fabricação de tubos com costura – 40
4.1.2 – Laminação – 41
4.1.3 – Extrusão – 41
4.1.4 – Fundição – 41
4.1.5 – Forjagem – 42
4.2 – CLASSIFICAÇÃO DOS TUBOS – 42
4.2.1 – Tubos de Aço-Carbono – 42
4.2.2 – Tubos de Ferro Fundido – 44
4.2.3 – Tubos de PVC – 46
4.2.4 – Tubos de PRFV – 47
4.2.5 – Tubos de Polietileno – 48
4.2.6 – Tubos de Concreto – 49
4.2.7 – Tubos de Cimento Amianto – 50
4.3 – LIGAÇÕES DOS TUBOS – 50
4.3.1 – Ligação Rosqueada – 51
4.3.2 – Ligação Soldada – 52
4.3.3 – Ligação Flangeada – 53
4.3.4 – Ligação de Ponta e Bolsa – 54
4.3.5 – Ligações Especiais – 55
4.3.5.1 – Junta Elástica – 55
4.3.5.2 – Junta Gibault – 56
4.3.5.3 – Junta Mecânica – 56

5 – PERDA DE CARGA – 57
5.1 – ESTUDO DA PERDA DE CARGA – 57
5.2 – EXPRESSÃO GERAL DA PERDA DE CARGA – 58
5.3 – NATUREZA DA PERDA DE CARGA – 60
5.4 – COEFICIENTE DE PERDA DE CARGA DA FÓRMULA UNIVERSAL – 61
5.4.1 – Regime Turbulento – 62
5.4.1.1 – Condutos Lisos – 63
5.4.1.2 – Conduto Rugoso – 63
5.4.1.2.1 – Turbulento de Transição – 63
5.4.1.2.2 – Turbulência Plena – 63
5.5 – EQUAÇÃO DE SWAMEE – 64
5.6 – ÁBACO DE MOODY – 64
5.7 – FÓRMULAS PRÁTICAS PARA CÁLCULO DA PERDA DE CARGA – 66
5.7.1 – Darcy – 66
5.7.2 – Hazen-Williams – 66
5.7.3 – Flamant – 66
5.8 – EXERCÍCIOS RESOLVIDOS – 69
5.9 – EXERCÍCIOS PROPOSTOS – 71

6 – PERDA DE CARGA LOCALIZADA – 75
6.1 – ESTUDO DA PERDA DE CARGA – 75
6.2 – MÉTODOS DE CÁLCULO DA PERDA LOCALIZADA – 75
6.2.1 – Método Direto – 7
6.2.2 – Método do Comprimento Equivalente – 7
6.3 – EXERCÍCIOS RESOLVIDOS – 8
6.4 – EXERCÍCIOS PROPOSTOS – 84

7 – CONDUTOS EQUIVALENTES – 87
7.1 – TUBULAÇÕES SIMPLES – 87
7.2 – CONDUTOS EM SÉRIE – 88
7.3 – CONDUTOS EM PARALELO – 88
7.4 – EXERCÍCIOS RESOLVIDOS – 8
7.5 – EXERCÍCIOS PROPOSTOS – 91

8 – CONDUTOS ALIMENTADOS POR DOIS RESERVATÓRIOS – 93
8.1 – EXERCÍCIO RESOLVIDO – 94
8.2 – EXERCÍCIOS PROPOSTOS – 96

9 – CURVAS CARACTERÍSTICAS DA TUBULAÇÃO – 99
9.1 – PARTICULARIDADES DAS CURVAS CARACTERÍSTICAS – 100
9.1.1 – Altura Geométrica Nula – 100
9.1.2 – Altura Geométrica Diferente de Zero – 100
9.1.3 – Tubulações em Série – 101
9.1.4 – Tubulações em Paralelo – 102
9.1.5 – Reservatórios com Cotas Diferentes – 103
9.1.6 – Sistemas por Gravidade – 104
9.2 – EXERCÍCIO RESOLVIDO – 104
9.3 – EXERCÍCIOS PROPOSTOS – 107

10 – VÁLVULAS – 109
10.1 – VÁLVULAS PARA EXPULSÃO E ADMISSÃO DEAR – 109
10.2 – GOLPE DE ARÍETE – 114
10.2.1 – Descrição do Fenômeno – 115
10.2.2 – Golpe de Aríete em Linhas de Recalque – 117
10.2.3 – Cálculo da Sobrepressão – 117
10.2.4 – Dispositivos de Segurança – 123
10.2.4.1 – Válvula Antigolpe de Aríete – 124
10.2.4.2 – Válvula de Retenção com Fechamento Rápido – 129
10.2.4.3 – Reservatório de Ar Comprimido – 130
10.2.4.4 – Volante – 131
10.3 – EXERCÍCIOS RESOLVIDOS – 131
10.4 – EXERCÍCIOS PROPOSTOS – 137

11 – ANCORAGENS DE TUBULAÇÕES – 139
11.1 – CÁLCULO DA RESULTANTE – 140
11.1.1 – Cálculo Simplificado – 140
11.1.1.1 – Curva – 141
11.1.1.2 – Redução – 142
11.1.1.3 – Tê e Cap – 142
11.2 – CRITÉRIOS DE CÁLCULO DO BLOCO DE ANCORAGEM – 145
11.2.1 – Esforços Horizontais ao Terreno – 145
11.2.2 – Esforços Horizontais ao Vazio – 146
11.2.3 – Esforços Verticais para Baixo – 147
11.2.4 – Esforços Verticais para Cima – 147
11.3 – EXERCÍCIOS RESOLVIDOS – 147
11.4 – EXERCÍCIOS PROPOSTOS – 160
12 – MEDIDORES DE VAZÃO – 163
12.1 – SISTEMAS DEPRIMOGÊNIOS – 163
12.1.1 – Tubo Venturi – 165
12.1.2 – Placa de Orifício – 166
12.1.3 – Bocal – 167
12.2 – MEDIDORES NÃO DEPRIMOGÊNIOS – 167
12.2.1 – Medidor de Vazão de Área Variável (Rotâmetro) – 167
12.2.2 – Medidores Tipo Turbina – 168
12.2.3 – Medidores Eletromagnéticos – 169
12.2.4 – Medidores ultrassônicos – 171

13 – ESCOAMENTO EM CANAIS – 173
13.1 – CLASSIFICAÇÃO DO ESCOAMENTO – 173
13.2 – MOVIMENTO UNIFORME – 175
13.2.1 – Equação da Resistência – 177
13.2.2 – Distribuição da Velocidade nos Canais – 182
13.2.3 – Limites de Velocidade em Canais – 183
13.2.4 – Folga nos Canais – 185
13.2.5 – Exercícios resolvidos – 186
13.2.6 – Dimensionamento de Seções de Canais (Tabelas) – 190
13.2.6.1 – Seções Circulares – 190
13.2.6.2 – Seções Trapezoidais e Retangulares – 192
13.2.6.3 – Exercícios resolvidos – 200
13.2.7 – Canais Circulares – 202
13.2.7.1 – Exercícios resolvidos – 207
13.3 – CANAIS COM MÍNIMA RESISTÊNCIA – 209
13.3.1 – Seções Transversais de Mínima Resistência (Mínimo custo) – 210
13.3.1.1 – Seção Trapezoidal – 210
13.3.1.2 – Seção Retangular – 211
13.3.1.3 – Seção Triangular – 211
13.3.2 – Exercícios resolvidos – 212
13.4 – RUGOSIDADE EQUIVALENTE – 213
13.4.1 – Equações para a Obtenção da Rugosidade Equivalente – 213
13.4.2 – Exercícios resolvidos – 214
13.5 – CANAIS DE SEÇÃO COMPOSTA – 216
13.5.1 – Exercício resolvido – 217
13.6 – EXERCÍCIOS PROPOSTOS – 218

14 – BOMBAS HIDRÁULICAS – 225
14.1 – BOMBAS VOLUMÉTRICAS OU DE DESLOCAMENTO POSITIVO – 225
14.2 – TURBOBOMBAS – 227
14.3 – ÓRGÃOS CONSTITUINTES DE UMA TURBOBOMBA – 228
14.3.1 – Rotor – 229
14.3.2 – Difusor (recuperador) – 229
14.3.3 – Eixo – 231
14.3.4 – Anéis de Desgaste – 231
14.3.5 – Caixa de Gaxetas – 231
14.3.6 – Selo Mecânico – 232
14.3.7 – Rolamentos – 232
14.3.8 – Acoplamentos – 232

15 – CURVAS CARACTERÍSTICAS DA BOMBA – 237
15.1 – ENERGIA CEDIDAAO LÍQUIDO – 237
15.1.1 – Bomba Situada Acima do Nível da Água – 237
15.1.2 – Bomba Afogada – 239
15.2 – RENDIMENTOS A CONSIDERAR EM UMA BOMBA – 240
15.3 – POTÊNCIA NECESSÁRIA AO ACIONAMENTO DAS BOMBAS – 241
15.4 – PRINCIPAIS CURVAS DE DESEMPENHO DA BOMBA – 243
15.5 – ESCOLHA DA BOMBA – 245
15.6 – PONTO DE OPERAÇÃO – 247
15.7 – VARIAÇÃO DO PONTO DE OPERAÇÃO – 247
15.7.1 – Variação da Curva Característica da Bomba – 248
15.7.1.1 – Variação da Velocidade de Rotação – 248
15.7.1.2 – Cortes nos Rotores – 250
15.8 – EXERCÍCIOS RESOLVIDOS – 252
15.9 – EXERCÍCIOS PROPOSTOS – 255

16 – ROTAÇÃO ESPECÍFICA – 259
16.1 – SEMELHANÇA MECÂNICA – 259
16.2 – SEMELHANÇAGEOMÉTRICA – 260
16.3 – SEMELHANÇA CINEMÁTICA – 260
16.4 – SEMELHANÇA DINÂMICA – 262
16.5 – EQUAÇÕES DA SEMELHANÇA MECÂNICA – 262
16.6 – RELAÇÕES ADIMENSIONAIS DAS BOMBAS – 262
16.7 – CONSIDERAÇÕES SOBRE A ROTAÇÃO ESPECÍFICA – 265
16.8 – APLICAÇÕES DA ROTAÇÃO ESPECÍFICA – 266
16.9 – DETERMINAÇÃO DO TIPO DE ROTOR E DA EFICIÊNCIA MÁXIMA – 266
16.10 – DIÂMETRO ÓTIMO – 267
16.11 – EXERCÍCIOS RESOLVIDOS – 268
16.12 – EXERCÍCIOS PROPOSTOS – 273

17 – CAVITAÇÃO – 2
17.1 – OCORRÊNCIA DO FENÔMENO “CAVITAÇÃO” – 275
17.2 – EFEITOS DA CAVITAÇÃO – 276
17.3 – ALTURA DE INSTALAÇÃO DAS BOMBAS – 277
17.4 – EXERCÍCIOS RESOLVIDOS - 280
17.5 – EXERCÍCIOS PROPOSTOS – 282

18 – ASSOCIAÇÃO DE BOMBAS – 283
18.1 – ASSOCIAÇÃO EM PARALELO – 283
18.1.1 – Associação de Bombas Iguais – 284
18.1.2 – Associação de Bombas Diferentes em Paralelo – 286
18.1.3 – Recomendações para Associação em Paralelo – 287
18.1.4 – Rendimento da Associação em Paralelo – 287
18.2 – ASSOCIAÇÃO EM SÉRIE – 288
18.2.1 – Obtenção da Curva Característica – 289
18.2.2 – Rendimento da Associação em Série – 291
18.3 – EXERCÍCIOS RESOLVIDOS – 201
18.4 – EXERCÍCIOS PROPOSTOS – 205

19 – CAPTAÇÃO DA ÁGUA – 299
19.1 – CAPTAÇÃO DE ÁGUAS SUPERFICIAIS – 299
19.1.1 – Principais Estruturas de uma Captação – 300
19.1.1.1 – Condutos de Derivação – 301
19.1.1.2 – Controle da Entrada de Água – 301
19.1.1.3 – Retenção de Corpos Estranhos – 301
19.1.1.4 – Poço de Sucção – 302
19.1.1.5 – Casa de Bombas – 303
19.2 – CAPTAÇÃO DE ÁGUAS SUBTERRÂNEAS – 306
19.2.1 – Bombas Submersas – 307

20 – INSTALAÇÃO, OPERAÇÃO E MANUTENÇÃO – 309
20.1 – INSTALAÇÃO – 310
20.2 – LOCALIZAÇÃO – 310
20.3 – FUNDAÇÃO – 310
20.3.1 – Assentamento da Base – 310
20.3.2 – Nivelamento da Base – 310
20.3.3 – Enchimento da Base com Argamassa – 31
20.4 – ALINHAMENTO DO ACOPLAMENTO – 312
20.5 – TUBULAÇÃO DE SUCÇÃO – 313
20.5.1 – Recomendações para Tubulação de Sucção – 314
20.6 – TUBULAÇÃO DE RECALQUE – 315
20.6.1 – Recomendações para Tubulação de Recalque – 316
20.7 – OPERAÇÃO – 316
20.7.1 – Providências para a Primeira Partida – 317
20.7.2 – Providências Imediatas após Partida – 313
20.8 – MANUTENÇÃO – 318
20.8.1 – Manutenção Preventiva – 319
20.8.2 – Manutenção Corretiva – 319
20.9 – CORRELAÇÃO SINTOMA x POSSÍVEIS CAUSAS – 320
21 – BIBLIOGRAFIA – 327

2a PARTE - CONSUMO DE ENERGIA – 333
22 – ENERGIA PARA BOMBEAMENTO – 335
22.1 – MOTORES ELÉTRICOS – 338
22.1.1 – Velocidade de Rotação – 338
22.1.2 – Potência do Motor Elétrico – 340
22.1.2.1 – Potência Aparente – 340
22.1.2.2 – Potência Ativa – 340
22.1.2.3 – Potência Reativa – 340
22.1.3 – Fator de Potência – 341
22.1.4 – Rendimento dos Motores Elétricos – 343
22.1.5 – Consumo de Energia de Motores Elétricos – 343
22.2 – MOTORES DIESEL – 345
22.3 – EXERCÍCIOS RESOLVIDOS – 346
22.4 – EXERCÍCIOS PROPOSTOS – 349
23 – AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DO SISTEMAMOTOBOMBA – 351
23.1 – EXERCÍCIOS RESOLVIDOS – 354
23.2 – EXERCÍCIOS PROPOSTOS – 359
24 – CUSTO OPERACIONAL (ENERGIA) DE BOMBEAMENTO – 361
24.1 – ESTRUTURA TARIFÁRIA – 363
24.2 – PROCEDIMENTO DE CÁLCULO DA TARIFA – 366
24.3 – CUSTO DE ENERGIA PARA MOTORES DIESEL – 371
24.4 – EXERCÍCIOS RESOLVIDOS – 373
24.5 – EXERCÍCIOS PROPOSTOS – 381
25 – DIÂMETRO ECONÔMICO DE TUBULAÇÕES DE RECALQUE – 383
25.1 – INTRODUÇÃO – 383
25.2 – DIÂMETRO ECONÔMICO DA TUBULAÇÃO – 334
25.3 – EXERCÍCIO RESOLVIDO – 391
25.4 – EXERCÍCIO PROPOSTO – 399

26 – REDUÇÃO DO CONSUMO DE ENERGIA – 401
26.1 – VARIAÇÃO DA CURVA DO SISTEMA – 401
26.2 – VARIAÇÃO DA CURVA CARACTERÍSTICA DA BOMBA – 403
26.2.1 – Inversor de Frequência – 404
26.2.2 – Variação da Velocidade de Rotação da Bomba – 405

27 – SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO – 411
27.1 – SISTEMA DE IRRIGAÇÃO PORASPERSÃO CONVENCIONAL – 411
27.1.1 – Aspersão Convencional com uma Linha Lateral – 416
27.1.2 – Aspersão Convencional com mais de uma Linha Lateral – 416
27.1.3 – EXERCÍCIOS RESOLVIDOS – 421
27.2 – SISTEMA DE IRRIGAÇÃO PORASPERSÃO PIVÔ CENTRAI – 437
27.2.1 – Exercícios Resolvidos – 442
27.3 – SISTEMA DE IRRIGAÇÃO POR ASPERSÃO AUTOPROPELIDO – 450
27.3.1 – Exercícios Resolvidos – 452
27.4 – EXERCÍCIOS PROPOSTOS – 461

28 – BIBLIOGRAFIA - 467


Editores: Jacinto de Assunção Carvalho e Luiz Fernando Coutinho de Oliveira
Ano: 2020
Número de Páginas: 469
Tamanho: 17 x 24 cm
Editora: Ufla
Acabamento: Brochura
ISBN: 978-85-8127-103-3


CNPJ: 96.631.353/0001-69 - Email: pldlivros@uol.com.br - Fone: (19) 3421 7436 - Fone: 3423 3961 - Piracicaba/SP

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