Dimensionamento de Bomba

1 Professor Gilberto Estevão Bastos Engenharia Mecânica Máquinas de Fluxo FACULDADE MULTIVIX ENGENHARIA MECÂNICA DISCIPLINA MÁQUINAS DE FLUXO PROFESSOR GILBERTO ESTEVÃO BASTOS AVALIAÇÃO PROCESSUAL DO 1ª BIMESTRE VALOR 30 PONTOS INSTRUÇÕES A atividade processual do 1ª bimestre deverá ser elaborada e entregue seguindo todas as instruções abaixo a A avaliação deverá ser entregue até o dia 1009 as 2200 b A entrega deverá ser realizada via portal c Todos os componentes do grupo deverão entregar a atividade Aquele do grupo que não entregar a atividade receberá nota igual a zero d O arquivo eletrônico contendo a avaliação processual deverá ser entregue no formato pdf e o nome do arquivo deverá ser Atividade processualnome sobrenomenome sobrenomede todos os integrantes do grupo Incluir somente um sobrenome e Identificar no cabeçario do trabalho o nome completo de todos os participantes do grupo f O trabalho poderá ser realizado utilizando Microsoft Word ou o Microsoft Powerpoint ou a mão Em caso de trabalho realizado a mão este deverá estar legível Escrita não legível acarretara perda de pontos g A resolução do trabalho deverá constar todos os cálculos referências equações unidades de medida gráficos tabela e demais informações que foram utilizadas para desenvolvimento da atividade Qualquer informação retirada de qualquer fonte externa deverá ser incluída A falta de informações acarretará retirada de pontos h Todas as respostas deverão estar claras e com as devidas unidades de medida i Caso seja verificado a existência de plágio será zerada a nota de ambos os trabalhos Atenção o não cumprimento das instruções acima irá acarretar a retirada de pontos ou em zerar a nota do grupo 2 Professor Gilberto Estevão Bastos Engenharia Mecânica Máquinas de Fluxo Dimensionamento de uma instalação hidráulica e dimensionamento de uma bomba centrífuga Uma bomba centrífuga deverá ser dimensionada para bombear 380m³h de água bruta de um reservatório para um tanque de diluição conforme mostra o esquema sem escala da figura e dados abaixo Fluído água bruta a 28C massa específica 9962 kgm³ e viscosidade 0001 Pa A velocidade máxima recomendada é de 15ms na linha de sucção e 30ms na linha de recalque Os elementos de cada trecho de tubulação estão na tabela O tubo e os elementos de tubulação deverão ser de aço De acordo com informações do fabricante o coeficiente para perda de carga K do medidor de vazão magnético é 29 K 29 e do filtro tipo cesto é 96 K 96 3 Professor Gilberto Estevão Bastos Engenharia Mecânica Máquinas de Fluxo Linha Elemento Quantidade Sucção Entrada de borda 1 Curva 90 de raio longo 2 Válvula gaveta 1 Tubo trecho reto em metros 42 Recalque Válvula de retenção pesada 1 Válvula gaveta 1 Medidor de vazão magnético 1 Filtro tipo cesto 1 Curva 90 de raio curto 12 Curva 90 de raio longo 4 Curva 45 5 Válvula globo 1 Saída 1 Tubo trecho reto em metros 1674 A partir dos dados e figuras fornecidos realize o dimensionamento da instalação hidráulica e da bomba calculando e determinando os seguintes parâmetros a Determine o diâmetro nominal dos tubos conforme velocidades recomendadas utilizando a norma NBR 5590 e SCH STD para a espessura da parede 03 pontos b Calcule a altura manométrica requerida para seleção da bomba com uma margem de segurança de 10 para o projeto 18 pontos c Determine a equação da curva do sistema 03 pontos d Determine a potência requerida para bomba considerando um rendimento de 079 03 pontos e Verifique a existência de cavitação considerando um NPSHr de 49m 03 pontos Capa Questão A Cálculo do diâmetro em 𝑚3𝑠 𝑄 380 𝑚3 ℎ 1 ℎ 3600 𝑠 01056 𝑚3𝑠 Estimativa dos diâmetros das tubulações para a velocidade recomentada 𝐷𝑠 4 𝜋 01056 𝑚3𝑠 15 𝑚𝑠 03 𝑚 300 𝑚𝑚 𝐷𝑟 4 𝜋 01056 𝑚3𝑠 3 𝑚𝑠 02117 𝑚 2117 𝑚𝑚 Diâmetros escolhidos STD Sucção 𝑫𝒏𝒐𝒎𝒊𝒏𝒂𝒍 𝟑𝟎𝟎 𝒎𝒎 Recalque 𝑫𝒏𝒐𝒎𝒊𝒏𝒂𝒍 𝟐𝟓𝟎 𝒎𝒎 Questão B Recalculando as velocidades 𝑉𝑠 4 𝑄 𝜋 𝐷𝑠2 4 01056 𝑚3𝑠 𝜋 0300 𝑚2 15 𝑚𝑠 𝑉𝑟 4 𝑄 𝜋 𝐷𝑟2 4 01056 𝑚3𝑠 𝜋 0250 𝑚2 215 𝑚𝑠 Cálculo do número de Reynolds na sucção e no recalque 𝑅𝑠 𝑉𝑠 𝐷𝑠 𝜌 𝜇 15 𝑚𝑠 03 𝑚 9962 𝑘𝑔𝑚3 0001 𝑃𝑎 𝑠 448290 𝑅𝑟 𝑉𝑟 𝐷𝑟 𝜌 𝜇 215 𝑚𝑠 025 𝑚 9962 𝑘𝑔𝑚3 0001 𝑃𝑎 𝑠 535458 Rugosidade do tubo de aço comercial novo 𝑒 0045 𝑚𝑚 Cálculo das rugosidades relativas na sucção e no recalque 𝑒 𝐷𝑠 0045 𝑚𝑚 300 𝑚𝑚 000015 𝑒 𝐷𝑟 0045 𝑚𝑚 250 𝑚𝑚 000018 Fatores de atrito na sucção e no recalque 𝑓𝑠 0015 𝑓𝑟 0015 Comprimentos equivalentes na sucção 𝐿𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑏𝑜𝑟𝑑𝑎 9 𝑚 𝐿𝑐𝑢𝑟𝑣𝑎 90 𝑑𝑒 𝑟𝑎𝑖𝑜 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑜 36 𝑚 𝐿𝑣á𝑙𝑣𝑢𝑙𝑎 𝑔𝑎𝑣𝑒𝑡𝑎 21 𝑚 Comprimentos equivalentes no recalque 𝐿𝑣á𝑙𝑣𝑢𝑙𝑎 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛çã𝑜 𝑝𝑒𝑠𝑎𝑑𝑎 32 𝑚 𝐿𝑣á𝑙𝑣𝑢𝑙𝑎 𝑔𝑎𝑣𝑒𝑡𝑎 17 𝑚 𝐿𝑐𝑢𝑟𝑣𝑎 90 𝑑𝑒 𝑟𝑎𝑖𝑜 𝑐𝑢𝑟𝑡𝑜 41 𝑚 𝐿𝑐𝑢𝑟𝑣𝑎 90 𝑑𝑒 𝑟𝑎𝑖𝑜 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑜 3 𝑚 𝐿𝑐𝑢𝑟𝑣𝑎 45 18 𝑚 𝐿𝑣á𝑙𝑣𝑢𝑙𝑎 𝑔𝑙𝑜𝑏𝑜 85 𝑚 𝐿𝑠𝑎í𝑑𝑎 75 𝑚 𝐾𝑚𝑒𝑑𝑖𝑑𝑜𝑟 𝑚𝑎𝑔𝑛é𝑡𝑖𝑐𝑜 29 𝐾𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑜 𝑡𝑖𝑝𝑜 𝑐𝑒𝑠𝑡𝑜 96 Cálculo da perda de carga na sucção ℎ𝑠 𝑓𝑠 𝐿𝑠 𝐿𝑠 𝐷𝑠 𝑉𝑠2 2𝑔 0015 42 9 236 21 0300 152 2981 01290𝑚 Cálculo da perda de carga no recalque ℎ𝑟 𝑓𝑟 𝐿𝑟 𝐿𝑟 𝐷𝑟 𝐾𝑟 𝑉𝑟2 2𝑔 ℎ𝑟 0015 1674 32 17 1241 43 518 85 75 0250 29 96 2152 2981 ℎ𝑟 80877 𝑚 Perda total de carga ℎ𝑝 ℎ𝑠 ℎ𝑟 01290 80877 ℎ𝑝 82167 𝑚 Balanço de carga na instalação 𝑃1 𝛾 𝑉1 2 2𝑔 𝑍1 𝐻𝐵 𝑃2 𝛾 𝑉2 2 2𝑔 𝑍2 ℎ𝑃 𝑃𝑎𝑡𝑚 𝛾 02 2𝑔 18 𝐻𝐵 𝑃𝑎𝑡𝑚 𝛾 02 2𝑔 39 41 13 24 82167 18 𝐻𝐵 117 82167 𝐻𝐵 181167 𝑚 Acrescentando os 10 de segurança 𝐻𝐵 181167 110 𝑯𝑩 𝟏𝟗 𝟗𝟐𝟖𝟒 𝒎 Questão C Expressando as velocidades em temos da variável vazão em 𝑚3𝑠 𝑉𝑠 4 𝑄 𝜋 𝐷𝑠2 4 𝑄 𝜋 0300 𝑚2 141471 𝑄 𝑉𝑟 4 𝑄 𝜋 𝐷𝑟2 4 𝑄 𝜋 0250 𝑚2 203718 𝑄 Recalculando a perda na sucção com mesmo fator de atrito ℎ𝑠 𝑓𝑠 𝐿𝑠 𝐿𝑠 𝐷𝑠 𝑉𝑠2 2𝑔 0015 42 9 236 21 0300 141471 𝑄2 2981 ℎ𝑠 114759 𝑄2 Recalculando a perda no recalque com mesmo fator de atrito ℎ𝑟 𝑓𝑟 𝐿𝑟 𝐿𝑟 𝐷𝑟 𝐾𝑟 𝑉𝑟2 2𝑔 ℎ𝑟 0015 1674 32 17 1241 43 518 85 75 0250 29 96 203718𝑄2 2981 ℎ𝑟 7261198 𝑄2 Recalculando a perda total ℎ𝑝 ℎ𝑠 ℎ𝑟 114759 𝑄2 7261198 𝑄2 ℎ𝑝 7375957 𝑄2 Recalculando o balanço de carga na instalação 𝑃1 𝛾 𝑉1 2 2𝑔 𝑍1 𝐻𝐵 𝑃2 𝛾 𝑉2 2 2𝑔 𝑍2 ℎ𝑃 𝑃𝑎𝑡𝑚 𝛾 02 2𝑔 18 𝐻𝐵 𝑃𝑎𝑡𝑚 𝛾 02 2𝑔 39 41 13 24 7375957 𝑄2 18 𝐻𝐵 117 7375957 𝑄2 𝑯𝑩 𝟗 𝟗 𝟕𝟑𝟕 𝟓𝟗𝟓𝟕 𝑸𝟐 Questão D Cálculo da potência requerida para a condição do ítem B 𝑃 𝐻𝐵 𝜌 𝑔 𝑄 𝜂 199284996298101056 079 𝑷 𝟐𝟔𝟎𝟑𝟑 𝟎𝟑𝟓𝟏 𝑾 Questão E Pressão do vapor de água a 28 C 𝑃𝑣 3780 𝑃𝑎 Cálculo do NPSH disponível 𝑁𝑃𝑆𝐻𝑑 𝑃𝑎𝑡𝑚 𝑃𝑣 𝜌 𝑔 𝑍1 ℎ𝑠 𝑁𝑃𝑆𝐻𝑑 101325 3780 9962981 18 01290 𝑁𝑃𝑆𝐻𝑑 116524 𝑚 Verificação 116524 49 𝑵𝑷𝑺𝑯𝒅 𝑵𝑷𝑺𝑯𝒓 Não haverá cavitação