bomba carneiro

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AULA PRÁTICA – 9
CARNEIRO HIDRÁULICO
I - INTRODUÇÃO
→ O carneiro hidráulico, também chamado bomba de aríete hidráulico, balão de ar,
burrinho, etc., foi inventado em 1796 pelo cientista francês Jacques E. Montgolfier.
→ Trata-se de um aparelho muito simples e de grande utilidade para o abastecimento de
água nas fazendas, podendo ser definido como uma máquina de elevação de água com
energia própria.
→ Uma vez instalado, este aparelho trabalha dia e noite (24 h / dia).
→ O aparelho é instalado em nível inferior ao do manancial.
→ A água que chega ao carneiro hidráulico inicialmente sai por uma válvula de descarga,
até o momento em que é atingida uma certa velocidade elevada.
→ No momento em que atinge uma velocidade elevada, a válvula de descarga fecha-se
repentinamente (“Golpe de Aríete”), ocasionando uma sobrepressão que possibilita,
automaticamente, a elevação de uma parcela de água que nele penetra a uma altura
superior à aquela de onde a água proveio, sem necessitar do auxílio de qualquer força
motriz externa, bastando para isso que se tenha uma pequena queda hidráulica.
1) VANTAGENS
→ Além de ser uma máquina simples, robusta e barata (±±±± R$ 300,00), funciona ao
mesmo tempo aproveitando a queda d’água e elevando uma fração desta;
→ Apresenta rendimento ( R ) relativamente elevado, podendo variar, na maioria dos
casos, de 50 % a 80 % ;
→ Os gastos com manunteção são praticamente desprezíveis;
→ Trabalha dia e noite ( 24h / dia ), sem qualquer energia externa, exceto a da própria
queda d’água.

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2) PARÂMETROS À SE CONSIDERAR NA INSTALAÇÃO:
Esses parâmetros, muitas das vezes podem se tornar fatores limitantes.
→ Necessidade da existência de queda d’água;
→ Deve ser utilizado com água limpa, pois a água a ser recalcada é parte da água de
acionamento;
→ Eleva somente parte da água de acionamento.
II - CONSTITUIÇÃO, INSTALAÇÃO E FUNCIONAMENTO DE UM
CARNEIRO HIDRÁULICO
Uma instalação de bombeamento com carneiro hidráulico CONSTITUI-SE,
basicamente, de:
1- Fonte ou manancial d’água, que pode ser um córrego, canal, etc. desde que o
mesmo permita uma queda até o local de assentamento do carneiro;
2- Tubulação de adução ou alimentação, a qual desempenha a função de conduzir a
água da fonte à entrada do carneiro;
3- Carneiro Hidráulico;
4- Tubulação de recalque ou de saída, que conduz a água energizada pelo carneiro
até o reservatório superior;
5- Reservatório ou caixa onde será armazenada a água conduzida pela tubulação de
recalque.

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Fonte de
Alimentação
Reservatório
h
H
P.R.
a
p
c
e
r
v
o
LEGENDA
h – Altura de queda
H – Altura Total de Recalque
c – Campânula
v – Válvula de escapamento
a – Tubulação de adução
r – Tubulação de recalque
e – Válvula de admissão
p – Parafuso (reposição de ar)
o – Orifício de entrada de ar
Campânula
de ar
Válvula de
admissão ( e )
Válvula de
escape ( v )

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1) CUIDADOS NA INSTALAÇÃO DO CARNEIRO HIDRÁULICO:
→ Deve-se instalar o Carneiro Hidráulico em base firme (alvenaria) e nivelada;
→ Admite-se: 1,5 m < h < 9 m , sendo condições ótimas: 2,0 m < h < 5 m;
→ 5 h < Comprimento do tubo de alimentação < 10 h. Se for superado este valor,
utlilizar um tubo de maior diâmetro que o recomendado pelo fabricante;
→ O tubo de Alimentação deve:
- Ser o mais reto possível;
- Estar sempre abaixo da Linha piezométrica;
- Possuir ralo de entrada;
- Ter um registro próximo ao Carneiro Hidráulico;
- Usar de preferência tubos metálicos (maior Golpe de Aríete).
→ Tubo de Recalque:
- Deve ser o mais curto possível;
- Deve ser colocado em posição ascendente até o reservatório.
→ Deve-se, periodicamente, permitir a entrada de ar na campânula.
III - PARÂMETROS PARA A ESCOLHA DO CARNEIRO
HIDRÁULICO:
→ A descarga (vazão) fornecida pelo carneiro hidráulico depende da vazão de
acionamento e também da altura de queda;
→ A altura H a que se pretende elevar a água influi igualmente sobre o valor do
rendimento do carneiro;
→ A capacidade do carneiro hidráulico, isto é, a vazão (descarga) recalcada q, é
calculada pela equação:
Q.h.R = q.H (Equação Geral)
portanto:
R.Q.h
q = ----------
H

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onde:
q → vazão recalcada ( litros / min.)
R → rendimento do carneiro hidráulico ( Tabela-1).
Q → vazão de alimentação ( litros / min.)
h → Altura de queda ( metros )
H → Altura Total de recalque (Desnível + Perda de Carga) ( metros )
→ O Rendimento Hidráulico do Carneiro ( R ) varia segundo a relação entre a ALTURA
DE QUEDA e a ALTURA TOTAL DE RECALQUE (Desnível + Perda de Carga)
→ A Tabela 1 apresenta valores médios de rendimento hidráulico para diferentes
relações de h / H:
TABELA 1: Rendimento hidráulico do carneiro em função da relação entre a altura de
queda ( h ) e a altura total de recalque ( H )
Relação h / H Rendimento ( % )
1 : 2 80
1 : 3 75
1 : 4 70
1 : 5 65
1 : 6 60
1 : 7 55
1 : 8 50
→ A escolha do carneiro (Tabela 2) deve ser feita em função da Vazão de Alimentação
e altura de queda.
TABELA 2: Tamanhos usuais de carneiro hidráulico e suas principais características
N°°°°
Vazão de
alimentação
( litros / minuto)
Tubo de entrada
ou alimentação
(polegada)
Tubo de saída
ou recalque
(polegada)
Altura de
Queda
(metros)
3 7 a 15 1” 1/2” 2,5 a 4
4 11 a 26 1 1/4” 1/2” 3 a 5
5 22 a 45 2” 3/4” 4 a 6
6 70 a 120 3” 1 1/4” 5 a 7

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→ Para a determinação da ALTURA TOTAL DE RECALQUE (Desnível + Perda de
Carga), a PERDA DE CARGA deve ser calculada pela Equação Universal ou Equação de
Flamant (equações vistas em aula teórica) ou de maneira prática utilizando-se da Tabela 3.
TABELA 3 Perda de carga (hf) em metros, calculada pela equação de Flamant, para 100
metros de tubulação de PVC rígido para vazões de até 72 litros/min e
diâmetros dos tubos variando de 1/2” a 2”
Q (l/min) 1/2" 3/4" 1" 1 1/2" Q
(l/min)
1" 1 1/2" 2"
1 0,36 37 11,36 1,57
2 1,22 38 11,94 1,65
3 2,49 39 12,54 1,73
4 4,12 40 13,15 1,82
5 6,09 41 13,77 1,90
6 8,37 42 14,41 1,99
7 10,97 43 15,07 2,08
8 13,85 44 15,73 2,17
9 17,02 3,24 45 16,41 2,27
10 20,47 3,95 46 17,10 2,36
11 24,18 4,73 47 17,81 2,46
12 28,16 5,57 48 18,53 2,56
13 32,40 6,47 49 19,26 2,66
14 36,88 7,44 50 20,00 2,77
15 41,62 8,47 51 20,76 2,87
16 9,56 2,35 52 21,53 2,98
17 10,72 2,63 53 22,32 3,09
18 11,93 2,93 54 23,12 3,20
19 13,21 3,24 55 23,93 3,31
20 14,54 3,57 56 24,75 3,42
21 15,94 3,92 57 25,59 3,54
22 17,40 4,27 58 26,44 3,66
23 18,91 4,65 59 27,31 3,78
24 20,49 5,03 60 28,18 3,90
25 22,12 5,43 61 4,02 0,99
26 23,82 5,85 62 4,14 1,02
27 25,57 6,28 63 4,27 1,05
28 27,38 6,73 64 4,40 1,08
29 29,25 7,18 65 4,53 1,11
30 31,17 7,66 66 4,66 1,14
31 33,15 8,14 67 4,79 1,18
32 35,19 8,81 68 4,93 1,21
33 37,29 9,16 69 5,07 1,24
34 39,44 9,69 70 5,21 1,28
35 10,23 1,41 71 5,35 1,31
36 10,79 1,49 72 5,49 1,35
OBS: Velocidade do escoamento entre 0,5 e 2 m/s.

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Exercício: Determinação do Tamanho do Carneiro Hidráulico (Escolha do
Carneiro).
1 - Para o fornecimento de água às diversas atividades agrícolas de uma fazenda, foi
construída uma caixa d’água com capacidade de 6 m3
, a qual deve ser abastecida
diariamente. Próximo a este reservatório, com cota 6 m abaixo, existe uma fonte de água
com vazão contínua de 0,5 L/s (30 L/min). que permite uma queda de 3 m. Determinar o
tamanho do carneiro hidráulico a ser utilizado para elevação e abastecimento de água até
a caixa d’água.
De acordo com os dados existentes, tem-se:
• altura de queda (h) = 3 m
• volume a ser recalcado diariamente é de 6 m
3
, então a vazão mínima será de:
q =
6000 litros
minutos
litros / minuto
24 60
4 2
.
,≅
Utilizando um tubo de 1/2” de PVC, pela Tabela 3, a perda de carga (hf) será de :
m3m75.
100
4,12
hf ==
A altura total de recalque (H) será:
H = desnível + perda de carga → H = 6 m + 3 m + 3 m = 12 m
- relação h/H = 3/12 = 1/4 → pela Tabela 1 → rendimento é igual 70%
- utilizando a equação : .qH=R.Q.h tem-se:
70,03
min/2,412
m
Lm
Rh
qH
Q ==
Q = 24 L/min
ou seja, a vazão para abastecimento do carneiro deve ser de, no mínimo, Q = 24 L/min.
Esta vazão é menor que a disponível (30 L/min).
A escolha do carneiro, neste caso, será em função da vazão de alimentação (Q).
Pela Tabela 2, o carneiro indicado é o de Número 4, com tubulação de adução de 1 1/4”
e tubulação de recalque de 1/2”.

8. 8
2 - Considerando os dados do problema anterior (em parte), e, desejando utilizar toda
a vazão disponível (30 L/min) , determinar o tamanho do carneiro e calcular a vazão
recalcada.
• altura de queda (h) = 3 m
• altura total de recalque (H) = 12 m
• rendimento (Tabela 1) para h / H = 1 / 4 → R = 70 %
• Vazão de acionamento (Q) = 30 L / min
Pela equação .qH=R.Q.h , tem-se :
min/25,5
12
70,03min/30
L
m
mL
H
RhQ
q ===
- Portanto, dos 30 L / min do manancial, 5,25 L / min são elevados até o reservatório, e os
restantes 24,75 L / min são gastos no trabalho motor de elevação.
- O tamanho do carneiro hidráulico é dado em função da vazão Q = 30 L / min, e, pela
Tabela 2, o carneiro indicado é o de Número 5, o qual deve possuir uma tubulação de
adução de 2 “ e a tubulação de recalque de 3/4 “ .