CC 016-08-12
APOSTILA PARA DIMENSIONAMENTO 60 Hz
APOSTILA DE DIMENSIONAMENTO ÍNDICE Introdução ………………………………..………...............................…........…..…….. Page 04 Linha BPS ……………………………………..………...............................….…..…….. Page 05 Linha BHS ……………………………......................………................................…...…. Page 06 Acessórios ………………………………………..………......……….........................…. Page 07 Quadros de Comando …………………………………………….………...............….. Page 08 Dimensionamento de Motobombas ………………………….................…..……….. Page 11 Tabelas de Perda de Carga …………..…….........…………….…...…...............…….. Page 13 Dimensionando uma Bomba …….…..…….........……....………...…...…...............… Page 15 Principais Cuidados no Dimensionamento de uma Motobomba …………..…..... Page 18
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APOSTILA DE DIMENSIONAMENTO INTRODUÇÃO O Grupo Ebara Corporation undado em 1912, no Japão, é composto por 77 subsidiárias, 53 delas são subsidiárias consolidadas e 11 empresas aliadas, totalizando 14.695 colaboradores. A história da Ebara no Brasil começou em 1975. São mais de 37 anos ocupando posição de destaque no mercado de motobombas submersas em virtude da excelência no ornecimento de bombeadores, motores, conjuntos motobombas, quadros de comando, acessórios e do amplo atendimento comercial, pós-venda e rede de assistência técnica em todo território brasileiro. A Ebara tem a maior linha de equipamentos do mercado de bombas submersas, ornece bombeadores, motores e conjuntos motobombas de 4” a 12” com potências até 450 HP e vazões até 600 m³/h. As séries 4BPS e BHS de bombas submersas são exportadas para EUA, América Latina, Europa, Ásia e Árica. A Ebara também abrica conjuntos motobombas submersíveis para aplicação no tratamento de efuentes. A série D, como é indenticada, apresenta volutas com descargas de 65 a 250 mm, potências até 150 cv, vazões até 1.740 m³/h e alturas manométricas até 75 mca. A certicação do Sistema da Qualidade Ebara de acordo com a norma NBR ISO 9001:2000, reorça a credibilidade de uma empresa sólida, que ornece equipamentos de qualidade comprovada, através de procedimentos controlados, para trazer a você o melhor produto nal. A seguir iremos apresentar os equipamentos que compõem as linhas de motobombas submersas BPS e BHS bem como seus motores e quadros de comando, em seguida demonstraremos como proceder para um correto dimensionamento.
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APOSTILA DE DIMENSIONAMENTO LINHA BPS - i/f A linha BPS oi desenvolvida para operar em poços
inox. Já os modelos 4BPS1, 4BPS9, 4BPS13 e 4BPS18
a partir de 4”, com vazões de 0,5 a 27,6 m³/h, tendo
são ornecidas apenas em inox.
como princípio o baixo custo. Seus rotores e diusores são abricados com uma
Quanto aos motores utilizados na linha BPS, existem
liga de nylon com bra de vidro garantindo maior
duas linhas distintas a saber, a linha lubricada à água e
resistência à abrasão.
os lubricados a óleo, ambos rebobináveis. Os lubricados a água são os modelos M4P2 com
Da mesma orma que na linha BHS, a linha BPS
potências de 0,5 a 3 HP triásico e monoásico e o M4P7
também possui a subdivisão em Radial e Semiaxial:
com potência de 3,5 a 12,5 HP triásico e de 3,5 a 7,5
As bombas Radiais são compostas pelos modelos
HP monoásico.
4BPS1 com vazão até 1,8 m³/h, o 4BPS3 com vazão Os motores lubricados a óleo cujo modelo é o OP4
até 3,5 m³/h e o 4BPS5 com vazão até 6 m³/h.
com potências de 0,5 a 10 HP triásico e de 0,5 a 5 HP Já nas semiaxiais, são os modelos 4BPS8 com vazão
monoásico. Ressaltamos que o óleo utilizado neste
até 9 m³/h, o 4BPS9 com vazão até 10,8 m³/h, o
motor possui grau alimentício, sendo aprovado pelo FDA
4BPS10 com vazão até 13 m³/h, o 4BPS13 com vazão
(Food and Drugs Administration) dos Estados Unidos.
até 18 m³/h e o 4BPS18 com vazão até 27,6 m³/h.
Existem duas características que dierenciam os
Além destas duas subdivisões, adequando o produto
equipamentos das linhas BPS e BHS, uma é o sentido
às condições mais adversas de aplicações, os
de rotação e outra é o sistema de acoplamento, desta
modelos 4BPS3, 4BPS5, 4BPS8 e 4BPS10, podem ser
orma quando eetuarem compra de motores de 4”
ornecidos com corpo de aspiração e de válvula tanto
deverão inormar para qual equipamento está sendo
em erro undido com pintura anticorrosiva quanto em
acoplado.
Modelo BPS Motor M4P2/M4P7
Modelo i/f 4BPS1 4BPS3 4BPS5 4BPS8 4BPS9 4BPS10 4BPS13 4BPS18
Faixa de vazão (m³/h) Mínimo Máximo 0,6 1,8 0,5 3,5 2,5 6 5 9 3,6 10,8 8 13 4,8 18 9,6 27,6
Modelo BPS Motor OP4
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APOSTILA DE DIMENSIONAMENTO LINHA BHS são em inox microundido. A linha BHS é composta por motobombas
Desenvolvidos para operar em poços de 6” a
submersas para operação em poços
12” com vazões de 25 a 600 m³/h, sendo os
tubulares. Possuímos equipamentos para
modelos BHS 516 e BHS 517 para poços de 6”
poços com diâmetros de 4” a 12” (ou maiores).
e 8”, os modelos BHS 813, BHS 804, BHS 8150,
Desenvolvidos com tecnologia japonesa,
BHS 8170 e BHS 8180 para poços de 8”, 10” e
são empregados nos equipamentos da linha
12”, os modelos BHS 1010, BHS 1012 e BHS
BHS materiais nobres que garantem maior
1015 para poços de 10” e 12”, e os modelos
robustez e durabilidade.
BHS 12210, BHS 12240, BHS 12270, BHS
Conorme o fuxo percorrido pela água no
12300, BHS 12350, BHS 12400, BHS 12450 e
interior do bombeador, as motobombas são
BHS 12500 para poços de 12” ou maiores.
subdivididas em duas categorias: Radiais e Os motores utilizados na linha BHS são
Semiaxiais.
rebobináveis, lubricados e rerigerados Como principal característica das bombas
interna e externamente à água, possuindo a
Radiais, os rotores são produzidos em aço
maior aixa de potência do mercado (de 0,5 a
inox, sendo desenvolvidos para operar em
450 HP), desde motores para poços de 4” a
poços de 4” a 8” com vazões de 2 a 34 m³/h,
motores para poços de 12” (ou maiores).
sendo os modelos BHS 222 e BHS 232 para
Modelo BHS 516 517 813 804 8150 8170 8180 1010 1012 1015 12210 12240 12270 12300 12350 12400 12450 12500
poços de 4” e os modelos BHS 411, BHS 412 e BHS 511 para poços de 6” e o modelo BHS 512 para poços de 6” e 8”.
Modelo BHS 222 232 411 412 511 512
Faixa de vazão (m³/h) Mínimo Máximo 2 7 5 12 4 9 6 14 12 22 20 34
Já nas bombas semiaxiais os rotores são produzidos em bronze, com exceção aos modelos BHS 8170, BHS 8180, BHS 12210, BHS 12240 e BHS 12270 que nestes casos Modelo BHS
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Faixa de vazão (m³/h) Mínimo Máximo 25 50 45 80 50 140 120 220 90 210 130 220 130 260 55 130 100 225 180 320 130 310 200 340 210 350 180 480 200 500 200 530 250 550 250 600
APOSTILA DE DIMENSIONAMENTO ACESSÓRIOS A Ebara disponibiliza como acessórios para as motobombas, tanto da linha BPS quanto para a linha BHS, camisas de sucção que tem como principal característica a correta rerigeração do motor. Deve-se utilizar camisa de sucção quando instalar uma motobomba com diâmetro inerior ao poço. Ex.: quando instalar em um poço de 6” uma motobomba de 4”. Uma outra possibilidade de utilização de camisa de sucção é na utilização de motobombas da linha BPS instaladas na posição horizontal em reservatórios, operando em substituição a bombas centríugas horizontais.
Faixa de potência Trifásico Monofásico Modelo Mínimo Máximo Mínimo Máximo M4P2 e M4C2 0,5 3 0,5 3 OP4 0,5 10 0,5 5 M4A e M4P7 0,5 12,5 0,5 7,5 M6P 0,5 15 0,5 12,5 Mi6P 1,5 15 M6G 16 40 13 15 Mi6G 20 60 M8 35 70 Mi8 40 80 M8S 75 100 Mi8S 90 150 M10 110 250 M12 225 450
Aplicação da Camisa de Sucção Camisa de Sucção
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APOSTILA DE DIMENSIONAMENTO QUADROS DE COMANDO São equipamentos que tem como nalidade o acionamento e proteção dos motores das motobombas. O que dierencia os modelos abricados pela Ebara é a condição de energia, se é triásica ou monoásica, e o grau de proteção envolvida no painel. Nos triásicos destacamos os modelos STS, SPD, APC e APS. O modelo STS é um painel para acionamento de motores Ebara para poços de 4” e potência até 3HP com o menor nível de proteção. Este modelo é montado em caixa plástica, possuindo controle de operação automatizado com auxílio de uma chave boia instalada no reservatório, proteção contra surto através de disjuntor, proteção de sobrecorrente obtido através do relê térmico,
podendo ser,
opcionalmente, solicitado a instalação de proteção
Modelo STS
contra uncionamento a seco através de relê de nível e relê de proteção contra uma eventual alta de ase.
Já o modelo SPD é montado em armário de aço, possuindo proteção de surto através de disjuntor para as correntes de até 63A e acima são através de usíveis. Além dos opcionais relê de nível e relê alta de ase, pode receber para-raio. Este modelo limita-se a potência de 20HP em 220V e 35HP para 380 e 440V e além dos componentes mencionados, possuem contator e relê térmico para acionamento e proteção de sobrecorrente e voltímetro e amperímetro.
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Modelo SPD
APOSTILA DE DIMENSIONAMENTO O modelo APC, é um quadro de comando para acionamento através de um autotransormador, desta orma a partida do motor é dada com uma tensão 20% menor que a tensão de trabalho por um período de 6 segundos, passando a ornecer a tensão nominal após este período. O relê alta de ase, o relê de nível e o pararaio passam a ser componentes de série para este modelo,
Modelo APC
possuindo como opcionais horímetro e comutador para voltímetro. É um painel adequado para motores de 7,5 a 100HP em 220V, 9 a 250HP em 380V e 11 a 300HP em 440V, acima destas potências aconselhamos a utilização dos quadros de comando modelo APS. No modelo APS o acionamento do motor é eito através de uma rampa de aceleração e desligado por uma rampa de desaceleração da tensão (Sot-Start). A proteção de sobrecorrente e de alta de ase são eetuadas eletronicamente integradas a sot-start, porém também possui instalado em sua conguração padrão o relê de nível e para-raio, sendo opcionais deste modelo o horímetro, a chave comutadora para voltímetro e para amperímetro e programador horário. Modelo APS
Já para a tensão monoásica possuímos os seguintes modelos CB, BMS, BPM e SPM, sendo dierenciados basicamente pelo nível de proteção exercida sobre o motor. O Control Box, ou modelo CB, é o painel com o menor nível de proteção para o motor. Sua unção é apenas acionamento que é eito através de disjuntores. São utilizados para motores Ebara até 3HP, sendo que nas potências de 0,5; 0;75 e 1HP podem ser ornecidos sem o capacitor de partida. São montados em caixa plástica e a comutação da partida é eita por um relê PTC.
Modelo CB
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APOSTILA DE DIMENSIONAMENTO O modelo BMS, também é um painel com baixo nível de proteção, porém já é utilizado contator para o acionamento, passando os disjuntores a terem a unção exclusiva de proteção contra surto de corrente. Da mesma orma que nos painéis CB, são montados em caixa plástica e a comutação da partida é eita por um relê PTC, porém já é possível uma automação através da instalação de
Modelo BMS
chave boia no reservatório, já que possuem uma chave comutadora (M-0-A) e opcionalmente ornecido com relê de nível e relê térmico.
No modelo BPM já é empregado um nível maior de proteção, onde além da proteção contra surto que é obtida pelos disjuntores, a comutação da partida é eita por relê de tempo com o auxílio de contator auxiliar. O contator principal já é acoplado a um relê térmico e também é possível uma automação através da instalação
Modelo BPM
de chave boia no reservatório, já que possuem uma chave comutadora (M-0-A). A partir deste modelo os painéis são montados em armário de aço e também podem ser opcionalmente ornecidos com relê de nível e para-raio.
Já o modelo SPM é o painel monoásico com o maior nível de proteção montado pela Ebara. Nele além das proteções utilizadas no modelo BPM, possuem amperímetro e voltímetro além da possibilidade de instalar opcionalmente para-raio e relê de nível. Modelo SPM
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APOSTILA DE DIMENSIONAMENTO DIMENSIONAMENTO DE MOTOBOMBAS
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APOSTILA DE DIMENSIONAMENTO Informações necessárias para um dimensionamento correto: • Diâmetro do poço; • É ou não revestido; • Onde estão posicionados os ltros; • Nível estático (nível da água no poço em repouso); • Nível dinâmico (nível da água no poço em operação); • Vazão produzida; • Profundidade de instalação; • Diâmetro das tubulações; • Distância entre o poço e o reservatório; • Desnível entre o poço e o reservatório; • Altura manométrica total (soma dos desníveis geométricos entre o nível dinâmico até o descarte acrescido das perdas de carga na tubulação); • Tensão de trabalho; • Comprimento do cabo (distância entre a profundidade de instalação e o painel)
Calculando a altura manométrica (AMT): AMT= Nível dinâmico + Desnível entre poço e reservatório + Perda de carga na tubulação •PC=(PI+DT+DN+AC) x FPC 100 •Onde: •PC=Perda de carga em metros; •PI=Profundidade de instalação; •DT=Distância do poço até a descarga; •DN=Desnível da boca do poço à descarga; •AC=Acessórios convertidos em metros; •FPC=Fator de perda de carga.
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APOSTILA DE DIMENSIONAMENTO TABELAS DE PERDA DE CARGA Tubos de PVC VAZÃO (m³/h) 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 6 7 8 9 10 12 14 16 18 20
1’’ (25 mm) 1,49 3,04 5,02 7,42 10,21 13,38 16,90 20,77 24,97 34,36 45,00 56,84 69,85 84,00
Acessórios Cotovelo 60” Curva 90” Válvula de Retenção Válvula de Globo Válvula de Gaveta
1 1/4’’ (32 mm) 0,42 0,85 1,40 2,07 2,85 3,73 4,72 5,80 6,97 9,59 12,56 15,86 19,49 23,44 32,25 42,24 53,35 65,57 78,84
1 0,5 0,5 2,2 13,7
1 1/2’’ (40 mm) 0,22 0,44 0,72 1,07 1,47 1,93 2,43 2,99 3,60 4,95 6,48 8,19 10,06 12,10 16,64 21,80 27,53 33,84 40,69
1 1/4 0,6 0,6 3,1 16,5
DIÂMETRO DA TUBULAÇÃO 2” 2 1/2’’ 3’’ (50 mm) (60 mm) (75 mm) 0,07 0,02 0,15 0,04 0,02 0,25 0,07 0,03 0,37 0,11 0,04 0,53 0,15 0,06 0,70 0,20 0,08 0,90 0,25 0,11 1,11 0,31 0,13 1,35 0,38 0,16 1,90 0,54 0,22 2,52 0,71 0,30 3,23 0,91 0,38 4,02 1,14 0,48 4,89 1,38 0,58 6,85 1,93 0,81 9,11 2,57 1,08 11,67 3,30 1,38 14,51 4,10 1,72 17,64 4,98 2,09
4’’ (100 mm)
5’’ (125 mm)
6’’ (150 mm)
0,02 0,02 0,03 0,03 0,04 0,06 0,08 0,10 0,13 0,15 0,21 0,29 0,37 0,46 0,55
0,02 0,03 0,04 0,04 0,05 0,07 0,10 0,13 0,16 0,19
0,02 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,08 0,09
DIÂMETRO NOMINAL (polegadas) 1 1/2 2 2 1/2 3 0,7 0,9 1,1 1,3 0,7 0,8 0,9 1,0 3,7 5,2 6,4 8,2 18,0 21,3 23,5 28,6 0,8 0,8 0,9
4 1,8 1,3 11,6 36,5 0,9
5 2,2 1,5 15,2 1,0
6 2,7 1,7 19,2 1,0
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APOSTILA DE DIMENSIONAMENTO Tubos de Aço VAZÃO (m³/h) 1 1,5 2 3 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 25 30 35 40 45 50 60 70 80 90 100 120 140 160 180 200 250 300 350 400 450 500
3/4
1
* (21,6)
* (27)
5,59 11,98 20,58 44,11 75,76
1,88 4,03 6,93 14,85 25,5 38,79 54,65 93,86
DIÂMETRO NOMINAL DA TUBULAÇÃO (polegadas) 1 1/4 1 1/2 2 2 1/2 3 4 5 6 8 10 * * * * * * (35,7) * (41,6) * (52,8) * (68,6) * (80,9) (105,3) (130,2) (155,1) (202,7) (254,4) 0,48 0,23 0,07 0,02 1,03 0,49 0,15 0,04 0,02 1,77 0,84 0,26 0,06 0,03 3,80 1,80 0,56 0,13 0,06 0,02 6,52 3,09 0,97 0,22 0,10 0,03 9,93 4,71 1,47 0,33 0,15 0,04 13,98 6,63 2,07 0,46 0,21 0,06 0,02 24,02 11,39 3,56 0,79 0,35 0,10 0,03 36,53 17,32 5,41 1,19 0,53 0,15 0,05 0,02 51,47 24,40 7,62 1,67 0,75 0,21 0,07 0,03 68,77 32,60 10,19 2,22 1,00 0,28 0,10 0,04 88,4 41,91 13,09 2,85 1,28 0,35 0,13 0,05 52,29 16,34 3,54 1,59 0,44 0,16 0,07 0,02 63,75 19,92 4,31 1,93 0,53 0,19 0,08 0,02 96,98 30,3 6,51 2,92 0,81 0,29 0,12 0,03 42,68 9,13 4,09 1,13 0,40 0,17 0,05 0,02 57,03 12,14 5,44 1,51 0,54 0,23 0,06 0,02 73,31 15,55 6,96 1,93 0,69 0,29 0,08 0,03 91,48 19,34 8,66 2,4 0,85 0,36 0,10 0,03 23,51 10,53 2,92 1,04 0,44 0,12 0,04 32,95 14,76 4,09 1,45 0,62 0,17 0,06 43,83 19,63 5,44 1,93 0,82 0,22 0,07 56,13 25,14 6,96 2,48 1,06 0,29 0,09 69,81 31,27 8,66 3,08 1,31 0,36 0,12 84,85 38,01 10,53 3,74 1,6 0,43 0,14 53,27 14,76 5,25 2,24 0,61 0,20 70,87 19,63 6,98 2,98 0,81 0,27 90,76 25,14 8,94 3,81 1,04 0,34 31,27 11,12 4,74 1,29 0,43 38,01 13,52 5,77 1,57 0,52 57,46 20,44 8,72 2,37 0,78 80,53 28,64 12,22 3,32 1,10 38,11 16,25 4,41 1,46 48,80 20,81 5,65 1,87 60,70 25,88 7,03 2,33 73,78 31,46 8,54 2,83
12 * (303,2)
0,02 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,09 0,11 0,15 0,18 0,22 0,33 0,47 0,62 0,80 0,99 1,20
CT 026-04-06
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APOSTILA DE DIMENSIONAMENTO DIMENSIONANDO UMA BOMBA: Para selecionar uma motobomba é necessário ter conhecimento da vazão a ser explorada, da altura manométrica, do diâmetro do poço e da tensão de operação. Abaixo estaremos calculando algumas alturas manométricas para seleção de melhor equipamento a ser instalado no poço:
Simulações: 1º Caso: • Diâmetro do poço = 4” • Nível estático = 20m • Nível dinâmico = 34m • Vazão = 2,5m³/h • Profundidade de instalação =36m • Diâmetro das tubulações =1 ¼” • Distância entre o poço e o reservatório = 40m • Desnível entre o poço e o reservatório = 8m • Acessórios: 3 curvas, 1 válvula retenção e 1 válvula globo • Tensão de trabalho = 220V Monofásico • Comprimento do cabo =46m
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APOSTILA DE DIMENSIONAMENTO 2º Caso: • Diâmetro do poço = 6” • Nível estático = 43m • Nível dinâmico = 97m • Vazão = 30m³/h • Profundidade de instalação =114m • Diâmetro das tubulações =3” • Distância entre o poço e o reservatório = 20m • Desnível entre o poço e o reservatório = 16m • Acessórios: 5 curvas, 1 válvula retenção e 1 válvula gaveta • Tensão de trabalho = 380V Trifásico • Comprimento do cabo =135m
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APOSTILA DE DIMENSIONAMENTO 3º Caso: • Diâmetro do poço = 8” • Nível estático = 80m • Nível dinâmico = 120m • Vazão = 170m³/h • Profundidade de instalação =144m • Diâmetro das tubulações =5” • Distância entre o poço e o reservatório = 20m • Desnível entre o poço e o reservatório = 20m • Acessórios: 4 curvas, 1 válvula de retenção e 1 válvula gaveta • Tensão de trabalho = 440V Trifásico • Comprimento do cabo =166m
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APOSTILA DE DIMENSIONAMENTO PRINCIPAIS CUIDADOS NO DIMENSIONAMENTO DE UMA MOTOBOMBA: • Jamais explorar uma vazão superior a produzida pelo
este irá perder mais vazão do que o que estiver mais
poço, pois isto poderá trazer grandes consequências.
para o m da curva.
• Caso dimensionem uma motobomba com diâmetro
• Atentar a pressão de trabalho da bomba para
inerior ao do poço não esquecer de instalar camisa
especicar a tubulação a ser utilizada.
de sucção. • As condições contidas neste material são as ideais • Sempre que possível instalar a motobomba acima
para um correto dimensionamento, porém pode ocorrer
das entradas de água do poço. Jamais instalar uma
de o cliente não dispor de todas estas inormações,
motobomba em região de ltro. Quando a proundidade
neste caso o correto é solicitar ao cliente que obtenha
de instalação or abaixo dos ltros a motobomba
as inormações altantes com o perurador, sendo
deverá ser instalada com camisa de sucção.
necessário no mínimo a vazão e o nível dinâmico, pois sem estas inormações não será possível um
• Quando efetuar um dimensionamento e deparar
dimensionamento correto.
com dois equipamentos que atendam ao mesmo ponto operacional, optar pelo que estiver mais para
• Um ponto a ser ressaltado é o de jamais instalar uma
o m da curva, pois caso optar pelo equipamento que
motobomba no undo do poço, pois isto ará com que o
estiver mais para o começo da curva, quando ocorrer
equipamento além de não ter rerigeração, extraia todo
um desgaste por bombeamento de material sólido,
o material sólido (areia) produzido pelo poço.
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Ebara no Mundo
Europa
América do Norte
Ásia
Oriente Médio África América do Sul
Oceania
Ebara Indústrias Mecânicas e Comércio Ltda., BRASIL
Planta de Fujisawa, JAPÃO
Fábrica - PABX Fone: (14) 4009 0000 Fax: (14) 4009 0011
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Depto. Comercial Fone: (14) 4009 0020 Fax: (14) 4009 0011
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Ebara Pumps Europe S.p.A., ITÁLIA
Ebara Densan (Kunshan) Mfg. Co., Ltda., CHINA
Depto. Comercial Recife Fone: (81) 3087 1190 Fax: (81) 3471 1533
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Ebara-Densan Taiwan Manufacturing Co., Ltda., TAIWAN
Assistência Técnica Fone: (14) 4009 0024 Fax: (14) 4009 0022
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Comércio Exterior Fone: (11) 2124 7744 Fax: (11) 2124 7745
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