Aplicativo para Cálculo de Vazão e Cálculo de Diâmetros Máximo e Mínimo Recomendados
- Micelli Camargo
- há 12 minutos
- 6 min de leitura
O que é vazão?
Vazão é grandeza física que exprime a quantidade de fluido por unidade de tempo que está escoando por uma instalação ou sistema.
Ela pode ser expressa em termos de volume, recebendo o nome de vazão volumétrica (ou vazão em volume) com unidades como m³/s, m³/h ou L/s , ou em termos de massa, recebendo o nome de vazão em massa (ou vazão mássica) com unidades como kg/s ou kg/h.
A relação entre elas é: Qm = ρ x Q onde ρ é a massa específica (densidade) do fluido.
A vazão volumétrica (Q) é mais utilizada em sistemas que operam líquidos, enquanto a vazão mássica (Qm) em sistemas que operam gases.
O termo vazão, sem nenhuma discriminação posterior, normalmente está associado à vazão volumétrica. É nesse sentido que vamos continuar utilizando o termo a partir de agora.
Essa propriedade é muito importante pois tem relação direta com o dimensionamento adequado de todos os itens e componentes que serão utilizados na instalação.
Se não observados corretamente, poderemos ter uma instalação ineficiente ou problemática com as bombas quebrando com frequência, por exemplo.
Como faço o cálculo de vazão de um sistema?
Muita gente têm dúvidas de como obter a vazão de um sistema. Isso pode ser fácil ou difícil, dependendo do contexto.
Aqui podemos ter dois caminhos diferentes começando com as perguntas:
Qual a necessidade do meu processo?
O que eu gostaria de fazer que seja tecnica e economicamente viável?
No primeiro caso é mais fácil, pois o próprio processo ou equipamento trará consigo a necessidade. Digamos que eu tenha um elevador hidráulico que para funcionar na sua velocidade máxima de elevação requeira uma vazão de 1 L/s.
Nesse caso, a bomba a ser instalada deve essa capacidade mínima para que meu sistema funciona do jeito esperado, ou seja, a vazão já foi estipulada.
No segundo caso, fazemos várias simulações e verificamos aquela que é mais apropriada para o meu caso.
Digamos que eu tenha um reservatório de 5000 litros. Em quanto tempo eu gostaria de enchê-lo ou esvaziá-lo? Vamos a alguns exemplos
1 segundo: Q = 5000 L / 1 s ==> Vazão: 5.000 [L/s]
1 minuto: Q = 5000 L / 60 s ==> Vazão: 83,3 [L/s]
1 hora: Q = 5000 L / 3600 s ==> Vazão: 1,39 [L/s]
Suponhamos que só existam essas opções, qual delas é mais adequada?
A resposta é: Depende!
Vamos avançar na discussão para você entender melhor
Cálculo do diâmetro da tubulação
A grande maioria esmagadora das instalações que operam líquidos normalmente possuem tubulações de seção transversal circular. (Para ser sincero, nunca vi uma instalação com seção diferente, exceto, operando um gás).
Como dissemos anteriormente, a vazão irá determinar direta ou indiretamente o tamanho dos equipamentos e componentes da instalação de bombeamento. Mas qual a relação entre eles?
A vazão está relacionada com a velocidade média (v) do escoamento e com a área da seção transversal (A) interna da tubulação, através da equação Q = V x A.
A área por sua vez, sendo um círculo, pode ser calculada por A = (π x R²) ou (π x D²)/4.
Portanto, para uma determinada vazão e um diâmetro de tubulação, tem-se a velocidade média determinada pela fórmula v = Q / A ou v = 4Q /(π x D²).
Dessa expressão podemos concluir que quanto menor for o diâmetro, maior será a velocidade e vice-versa, quanto maior o diâmetro, menor a velocidade.
Note que a proporção é ao quadrado, ou seja, uma diminuição do diâmetro pela metade provoca um aumento na velocidade de 4 vezes ( 2 ao quadrado).
Por outro lado, se temos a vazão e uma velocidade, podemos determinar o diâmetro pela expressão:

Avaliação prática do diâmetro
Mas porque a vazão é tão importante e determina o "tamanho das coisas"?
Aqui entra um conceito muito importante, a perda de carga que é uma perda de energia. Ela é proporcional ao quadrado da velocidade, ou seja, Perdas α v².
Portanto, quanto maior for a velocidade, maior será a perda de carga, na proporção ao quadrado (* vide nota de rodapé), consequentemente maior deverá ser a pressão de descarga da bomba, o que requerirá maior potência.
Maior pressão significa maior espessura de parede, o que faz a bomba ser mais cara.
Potência maior significa motor maior, que também é mais caro, além da instalação elétrica que também será mais cara, pois cabos mais espessos e componentes mais robustos serão necessários. Também teremos um consumo maior de energia.
Por outro, o custo da instalação é diretamente proporcional ao diâmetro da tubulação, quanto maior for o diâmetro, maior será o custo.
Então temos um dilema, se aumentar o diâmetro diminuimos os custos da bomba e motor, mas por outro lado, aumentamos o custo da instalação, de forma semelhante, se diminuirmos o diâmetro, diminuimos o custo da instalação, mas aumentamos os custos com bomba, motor e energia.
Então, como resolver o problema.
Existem vários métodos a depender da aplicação. As norma técnicas costumam trazer valores para a velocidade média (v), que na maioria delas fica entre 1 (m/s) e 3 (m/s).
A partir dessas velocidades, conseguimos calcular os diâmetros máximo e minimo recomendados para combinar os parâmetros acima.
Inclusive, é possível fazer uma avaliação econômica dos custos de aquisição versus custos de operação e verificar qual solução será mais viável.
Exemplo de avaliação
Vamos fazer algumas simulações:
Para 1 segundo, temos:
Vazão de 5 [m³/s] ou 5.000 [L/s], ou seja, ao contar 1, a caixa foi totalmente esvaziada ou enchida.
Diâmetro da tubulação: entre 1,4 [m] e 2,5 [m].
só de pensar já da para ver que é algo grande demais. Tecnicamente inviável.
Custo de bombas, equipamentos e tubulações na caso de milhões de reais. Totalmente invíavel
Para 1 minuto, temos:
Vazão de 0,08 [m³/s] ou 83,3 [L/s]
Diâmetro da tubulação: entre 188 [mm] e 325,7 [mm]
Agora está mais factível e tecnicamente viável de executar
Mas mesmo assim, ainda é uma instalação de grande porte, na casa de centenas de milhares de reais, o que também é inviável economicamente.
Para 1 hora, temos:
Vazão de 5,0 [m³/h] ou 1,39 [L/s]
Diâmetro da tubulação: entre 24,3 [mm] e 42,1 [mm] ou em termos de tubulação comercial de PVC, algo entre 1. 1/4 e 1. 3/4 de polegada.
Totalmente factível, tecnicamente viável de executar e com custos apropriados.
Aplicativo de Cálculo
Para facilitar a vida de nossos alunos na avaliação desses parâmetros desenvolvemos uma aplicativo que calcula a vazão a partir do volume e do tempo e depois os diâmetros máximos e mínimos recomendados.
Agora, decidimos disponibilizar também gratuitamente o aplicativo para todos aqueles que prestigiam o nosso trabalho.
Veja a seguir uma ilustração:
Como funciona a lógica do aplicativo?
A lógica do aplicativo parte de dois dados básicos fornecidos pelo usuário:
O volume (V) a ser bombeado (em litros ou metros cúbicos).
O tempo (t) necessário para encher ou esvaziar o reservatório (em segundos, minutos ou horas).
Com essas informações, após clicar o aplicactio executa:
Conversão do volume para m³
Conversão do tempo para s
Cálculo da vazão (Q) em m³/s
Conversão da vazão para outras unidades
Cálculo do diâmetro para velocidade de 1 m/s
Cálculo do diâmetro para velocidade de 3 m/s
Conversão dos diâmetros para mm e polegadas
Exibe as informações cálculadas
Geração e salvamento de relatório em padrão word quando clicado em salvar
Por que essa ferramenta é útil?
O dimensionamento de bomba depende diretamente do correto cálculo da vazão e da escolha adequada da tubulação.
Utilizar uma tubulação subdimensionada gera perdas de carga elevadas, enquanto um tubo superdimensionado encarece o projeto desnecessariamente.
Por isso, essa calculadora é uma aliada prática para:
Engenheiros e técnicos.
Profissionais de manutenção industrial.
Estudantes de engenharia.
Consultores em hidráulica e saneamento
Baixe o aplicativo
Para baixar o aplicativo, acesse o link https://www.engenhariaecia.com/aplicativo ou clique na imagem abaixo:
Curso Prático Especificação de Bombas com Aplicativo de Cálculo
Esse curso foi desenvolvido para aqueles que precisam aprender um processo prático para dimensionar e selecionar uma bomba para uma dada aplicação.
Nele, nós apresentamos todos os conceitos necessários durante o processo de especificação de uma bomba.
Além de todo aprendizado, você terá acesso ao nosso aplicativo de cálculo.
Veja como ele funciona, no vídeo abaixo:
Saiba mais e inscreva-se no curso pelo link https://www.engenhariaecia.com/bomba ou clique na imagem:
Escrito por:
Micelli Camargo (https://www.linkedin.com/in/micellicamargo/)
Email: contato@engenhariaecia.com
Fone | Whats: 11 95696 7808
(*) Nas fórmulas para cálculo de perda de carga estão presentes a velocidade ao quadrado no numerador e o diâmetro no denominador. Além disso, mudanças nesses parâmetros afetam o fator de perda de carga (f). Alguns fatores provocam aumento e outros diminuição da perda de carga global, no entanto, os fatores que provocam aumento é mais significativo do que aqueles que provocam a redução, portanto, dobrar a velocidade não significa que a perda de carga irá quadruplicar, mas sim sobre bastante.
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