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LISTA DE EXERCÍCIOS 2 Máquinas Hidráulicas 1 Selecione um modelo de uma bomba injetora para aplicação em um poço com os seguintes parâmetros 20 JKC 16 Hr3375mca a Nível dinâmico do poço 20m b Vazão requerida 4m³h c Comprimento virtual de recalque 15 metros d Desnível de recalque 4 metros 2 Selecione um modelo de uma bomba injetora para aplicação em um poço com os seguintes parâmetros 75 JKC 36 Hr446mca a Nível dinâmico do poço 28m b Vazão requerida 7m³h c Comprimento virtual de recalque 20 metros d Desnível de recalque 4 metros 3 Calcule o NPSH disponível de uma bomba com uma instalação de desnível e perda de carga de sucção de 3 metros e 15 metros Considere que a instalação encontrase ao nível do mar e a temperatura ambiente é de 30C 537mca 4 Para uma instalação de bombeamento verifique a possibilidade de cavitação sabendose que o desnível e perda de carga de sucção valem respectivamente 3 e 2 metros Considere que a instalação encontrase ao nível do mar e a temperatura ambiente é de 30C a bomba de modelo 40160 1700rpm opera com uma vazão de 15m³h Caso não ocorra cavitação informe o valor da reserva Reserva3397mca 5 Para uma instalação de bombeamento determine a vazão máxima para evitar cavitação sabendose que o desnível e perda de carga de sucção valem respectivamente 4 e 34 metros Considere que a instalação encontrase ao nível do mar e a temperatura ambiente é de 30C a bomba é de modelo 40160 1700rpm Encontrei também a vazão deixando uma reserva de 1 mca Q325m³h Q15m³h 6 Represente graficamente utilizando as curvas de encanamento e da bomba o que acontece com a altura e vazão quando associase bombas em série e em paralelo faça o desenho esquemático das associações 7 Calcule a vazão e perda de carga corrigidas para determinação de bomba centrífuga para um fluido de viscosidade de 220 cSt sabendo que a vazão é de 800gpm e a altura de carda é de 80 ft Q85106gpm H8695ft 8 Calcule a vazão e perda de carga corrigidas para determinação de bomba centrífuga para um fluido de viscosidade de 440 cSt sabendo que a vazão é de 455m³h e a altura de carga é de 122 metros Q5353 m³h H1418m 9 Calcule a vazão de uma bomba de deslocamento positivo de palhetas para os seguintes dados 434 Ls a Diâmetro do rotor 10cm b Diâmetro do estator 13cm c Largura do rotor 3cm d Número de palhetas 12 x 1cm e Rotação do rotor 1200rpm 10 Calcule a vazão de uma bomba de deslocamento positivo de palhetas para os seguintes dados 771 Ls a Excentricidade 2cm b Diâmetro do estator 12cm c Largura do rotor 3cm d Número de palhetas 10 x 1cm e Rotação do rotor 1800rpm 11 Calcule a vazão de uma bomba de deslocamento positivo de pistões rotativos para os seguintes dados 53 Ls a Diâmetro da placa 15 cm b Diâmetro do pistão 3 cm c Ângulo de inclinação da placa 30 d Número de pistões 6 e Rotação do rotor 1000rpm 12 Calcule a vazão de uma bomba de deslocamento positivo de pistões rotativos para os seguintes dados 468 Ls a Diâmetro da placa 16 cm b Diâmetro do pistão 3 cm c Ângulo de inclinação da placa 15 d Número de pistões 6 e Rotação do rotor 1600rpm 13 Calcule o aumento de vazão da bomba da questão 12 caso seja realizado um ajuste na angulação da placa para 30 4365 Ls 14 Para uma bomba de deslocamento positivo de engrenagens calcule a vazão para os seguintes dados 653 m³h a Diâmetro menor da engrenagem 6 cm b Diâmetro maior da engrenagem76 cm c Diâmetro primitivo das engrenagens d Comprimento dos dentes 3cm e Rendimento volumétrico 09 f Rotação das engrenagens 1200rpm Ainda para a mesma bomba calcule a potência necessária para acionamento para os seguintes dados 115 CV g Pressão de trabalho 40 kgfcm² h Eficiência mecânica 095 i Viscosidade 30 E j Rotação 1200 rpm k Diâmetro primitivo das engrenagens 65cm 15 Para uma bomba de dois lóbulos calcule sua vazão utilizando os dados abaixo 3024m³h a Diâmetro do roto 10 cm b Comprimento dos dentes 7 cm c Rendimento volumétrico 075 d Rotação das engrenagens 1200rpm 16 Para uma bomba de fuso com dois rotores determine a vazão para os seguintes dados 0456m³h a Diâmetro maior do fuso 4 cm b Diâmetro menor do fuso 32 cm c Passo dos filetes 4 cm d Eficiência volumétrica 07 e Número de entradas do fuso 2 f Rotação do rotor 1200rpm 17 Fale sobre a necessidade da válvula de alívio ligada as bombas hidráulicas faça um desenho esquemático do conjunto bomba e válvula de alívio e explique como o sistema funciona 18 Trace um gráfico PV ilustrando o ciclo de compressão em um compressor alternativo informar cada processo no gráfico 19 Calcule o trabalho de compressão para um compressor alternativo trabalhando com uma razão de compressão de 5 e DLP de 4m³ considere um processo com índice de compressão n13 78994 KNm 20 Calcule a potência de necessária para realizar a compressão em um compressor alternativo admitindo gás já pressurizado a uma pressão de 2atm e DLP de 3m³s a razão de compressão é de 25 considere um processo com índice de compressão n12 60184KNm 21 Um compressor alternativo deve realizar uma razão de compressão de 10 calcule o trabalho de compressão necessários para uma DLP de 3m³ e dois estágios de compressão considere um processo com índice de compressão n13 839715 KNm 22 Determine a DLE sabendo que o compressor opera com uma DLP de 3m³s admitindo ar a pressão atmosférica e descarregando a 5 atm 23 Fale sobre os principais tipos de turbinas hidráulicas faça um desenho esquemático para caracterizar suas diferenças construtivas 24 Utilizando uma tabela de referência para escolha de turbinas hidráulicas pela rotação específica do equipamento indique um modelo para operação nos seguintes parâmetros 7746 Francis Lenta a Altura de carga 100 metros b Geração de potência 15000 CV c Rotação 200 rpm 25 Determine a potência gerada por uma turbina hidráulica operando a uma rotação de 200 rpm rotação específica de 60 e altura de carga de 100 metros 9000CV 26 Desenho o ciclo Rankine com os principais equipamentos necessários explique como o ciclo funciona 27 Explique o princípio de funcionamento das turbinas a vapor tipos Curtis desenhe um gráfico de pressão e velocidade para ilustrar o que ocorre em cada estágio 28 Explique o princípio de funcionamento das turbinas a vapor tipos Rateau desenhe um gráfico de pressão e velocidade para ilustrar o que ocorre em cada estágio 29 Explique o princípio de funcionamento das turbinas a vapor tipos Curtis Parsons desenhe um gráfico de pressão e velocidade para ilustrar o que ocorre em cada estágio MATERIAL DE APOIO Tamanho Size Tamaño 40160 1750 rpm Altura Manométrica Head Altura Manométrica Potência Necessária Shaft Power Potencia Necesaria DADOS DE PRESSÃO ATMOSFÉRICA PARA DETERMINADAS ALTITUDES LOCAIS PRESSÃO DE VAPOR DA ÁGUA PARA DETERMINADAS TEMPERATURAS Altitude em Relação ao Mar metros 0 150 300 450 600 750 1000 1250 1500 2000 Pressão Atmosférica mca 1033 1016 998 979 958 935 912 883 864 808 Temperatura da água ºC 0 4 10 20 30 40 50 60 80 100 Pressão de Vapor da água mca 0062 0083 0125 0239 0433 0753 1258 231 4831 1033 K27404244464B012 Tabela de Perda de carga em metros a cada 100 metros de tubo VAZÃO DIÂMETRO NOMINAL Pole mm m³Hora Litros Hora Litros Seg 34 25 1 32 114 40 112 50 2 60 212 75 3 85 4 110 5 140 6 160 05 500 0138 172 060 018 10 1000 0277 579 200 062 020 007 15 1500 0416 1180 400 125 045 015 20 2000 0555 1950 680 210 070 025 006 25 2500 0694 2880 1000 310 110 037 009 30 3000 0833 3960 1370 420 150 050 013 004 35 3500 0972 5200 1800 550 195 068 017 007 40 4000 1111 6550 2270 700 250 085 021 009 45 4500 1250 8050 2790 860 300 100 026 011 50 5000 1388 9700 3350 1040 360 125 031 013 55 5500 1527 3960 1230 430 150 037 015 60 6000 1666 4620 1430 500 170 043 018 005 65 6500 1805 5310 1650 570 200 049 021 006 70 7000 1944 6050 1870 650 230 056 024 007 75 7500 2083 6830 2120 730 260 063 027 008 80 8000 2222 7640 2360 820 290 070 031 009 85 8500 2361 8500 2630 910 320 078 034 010 90 9000 2500 9400 2900 1000 350 087 038 011 002 95 9500 2638 3200 1100 390 096 041 012 003 002 100 10000 2777 3500 1210 420 105 045 013 004 003 120 12000 3333 4800 1680 580 145 062 017 006 004 140 14000 3888 6300 2200 760 190 080 023 008 006 160 16000 4444 8000 2800 950 240 100 028 010 007 180 18000 5000 9800 3400 1200 300 125 035 012 008 200 20000 5555 4100 1420 360 150 042 015 010 Rotação 3500 RPM Vedação Selo mecânico Motor 20 e 30 cv Jet Pump IP21 ou JM55 opcional 50 a 150 cv JM IP55 1 Vazões obtidas com 10 metros de submergência do Injetor 2 Para cada metro inferior à submergência haverá um decréscimo na vazão em torno de 4 a 7 JKA VISCOMETER COMPARISON CHART FOR NEWTONIAN LIQUIDS Head Capacity and efficiency 100 90 80 70 60 50 40 30 20 Centistokes Head in feet Viscosity ssu Capacity in 100 gpm 0 5 10 15 20 30 40 50 60 80 100 Mobilemeter sec Engler degrees Cx 06X Qnw 08X Qnw 10X Qnw 12X Qnw C0 C1 C2 C3 Tipos de turbinas n s rpm H m Pelton 1 jato 18 800 1 jato 1825 800400 1 jato 2635 400100 2 jatos 2635 800400 2 jatos 3650 400100 4 jatos 4050 400100 5171 500200 6 jatos 7290 400100 Francis muito lenta 5570 600200 lenta 71120 200100 normal 121200 10070 rápida ou Déniaz 201300 7025 extrarápida 301450 2515 Propeller 8 pás 250320 7050 Kaplan 7 pás 321430 5040 Bulbo 6 pás 431530 4030 Tubulares 5 pás 534620 3020 Straflo 4 pás 624 em diante 30 Formulas Velocidade Específica para turbinas hidráulicas n s n rpm P e CV 12 H m 54 Compressores z n n1 p 1 V 1 p 2 p 1 H1 H 1 P int P 1 P 2 Q DLE Q DLP R R P d P a Bombas de Deslocamento Positivo Fuso Q 75η v k i D 2 máx D 2 mín πt Z n Loulos Q48η v D r 2 l c n Engrenagens Q210η v D d D a D d l n N cv Q p d 27 ε η m ε 1 1 E V s 242 p d Palhetas Q 2E b πDEeZn 60 Pistão rotativo Q πd 2 240 D sen θ N n Fatores de correção de viscosidade nnCe QQCq HHCh NPSH e Cavitação NPSH disp P atm P v h a J a NPSH disp NPSH Req Reserva
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LISTA DE EXERCÍCIOS 2 Máquinas Hidráulicas 1 Selecione um modelo de uma bomba injetora para aplicação em um poço com os seguintes parâmetros 20 JKC 16 Hr3375mca a Nível dinâmico do poço 20m b Vazão requerida 4m³h c Comprimento virtual de recalque 15 metros d Desnível de recalque 4 metros 2 Selecione um modelo de uma bomba injetora para aplicação em um poço com os seguintes parâmetros 75 JKC 36 Hr446mca a Nível dinâmico do poço 28m b Vazão requerida 7m³h c Comprimento virtual de recalque 20 metros d Desnível de recalque 4 metros 3 Calcule o NPSH disponível de uma bomba com uma instalação de desnível e perda de carga de sucção de 3 metros e 15 metros Considere que a instalação encontrase ao nível do mar e a temperatura ambiente é de 30C 537mca 4 Para uma instalação de bombeamento verifique a possibilidade de cavitação sabendose que o desnível e perda de carga de sucção valem respectivamente 3 e 2 metros Considere que a instalação encontrase ao nível do mar e a temperatura ambiente é de 30C a bomba de modelo 40160 1700rpm opera com uma vazão de 15m³h Caso não ocorra cavitação informe o valor da reserva Reserva3397mca 5 Para uma instalação de bombeamento determine a vazão máxima para evitar cavitação sabendose que o desnível e perda de carga de sucção valem respectivamente 4 e 34 metros Considere que a instalação encontrase ao nível do mar e a temperatura ambiente é de 30C a bomba é de modelo 40160 1700rpm Encontrei também a vazão deixando uma reserva de 1 mca Q325m³h Q15m³h 6 Represente graficamente utilizando as curvas de encanamento e da bomba o que acontece com a altura e vazão quando associase bombas em série e em paralelo faça o desenho esquemático das associações 7 Calcule a vazão e perda de carga corrigidas para determinação de bomba centrífuga para um fluido de viscosidade de 220 cSt sabendo que a vazão é de 800gpm e a altura de carda é de 80 ft Q85106gpm H8695ft 8 Calcule a vazão e perda de carga corrigidas para determinação de bomba centrífuga para um fluido de viscosidade de 440 cSt sabendo que a vazão é de 455m³h e a altura de carga é de 122 metros Q5353 m³h H1418m 9 Calcule a vazão de uma bomba de deslocamento positivo de palhetas para os seguintes dados 434 Ls a Diâmetro do rotor 10cm b Diâmetro do estator 13cm c Largura do rotor 3cm d Número de palhetas 12 x 1cm e Rotação do rotor 1200rpm 10 Calcule a vazão de uma bomba de deslocamento positivo de palhetas para os seguintes dados 771 Ls a Excentricidade 2cm b Diâmetro do estator 12cm c Largura do rotor 3cm d Número de palhetas 10 x 1cm e Rotação do rotor 1800rpm 11 Calcule a vazão de uma bomba de deslocamento positivo de pistões rotativos para os seguintes dados 53 Ls a Diâmetro da placa 15 cm b Diâmetro do pistão 3 cm c Ângulo de inclinação da placa 30 d Número de pistões 6 e Rotação do rotor 1000rpm 12 Calcule a vazão de uma bomba de deslocamento positivo de pistões rotativos para os seguintes dados 468 Ls a Diâmetro da placa 16 cm b Diâmetro do pistão 3 cm c Ângulo de inclinação da placa 15 d Número de pistões 6 e Rotação do rotor 1600rpm 13 Calcule o aumento de vazão da bomba da questão 12 caso seja realizado um ajuste na angulação da placa para 30 4365 Ls 14 Para uma bomba de deslocamento positivo de engrenagens calcule a vazão para os seguintes dados 653 m³h a Diâmetro menor da engrenagem 6 cm b Diâmetro maior da engrenagem76 cm c Diâmetro primitivo das engrenagens d Comprimento dos dentes 3cm e Rendimento volumétrico 09 f Rotação das engrenagens 1200rpm Ainda para a mesma bomba calcule a potência necessária para acionamento para os seguintes dados 115 CV g Pressão de trabalho 40 kgfcm² h Eficiência mecânica 095 i Viscosidade 30 E j Rotação 1200 rpm k Diâmetro primitivo das engrenagens 65cm 15 Para uma bomba de dois lóbulos calcule sua vazão utilizando os dados abaixo 3024m³h a Diâmetro do roto 10 cm b Comprimento dos dentes 7 cm c Rendimento volumétrico 075 d Rotação das engrenagens 1200rpm 16 Para uma bomba de fuso com dois rotores determine a vazão para os seguintes dados 0456m³h a Diâmetro maior do fuso 4 cm b Diâmetro menor do fuso 32 cm c Passo dos filetes 4 cm d Eficiência volumétrica 07 e Número de entradas do fuso 2 f Rotação do rotor 1200rpm 17 Fale sobre a necessidade da válvula de alívio ligada as bombas hidráulicas faça um desenho esquemático do conjunto bomba e válvula de alívio e explique como o sistema funciona 18 Trace um gráfico PV ilustrando o ciclo de compressão em um compressor alternativo informar cada processo no gráfico 19 Calcule o trabalho de compressão para um compressor alternativo trabalhando com uma razão de compressão de 5 e DLP de 4m³ considere um processo com índice de compressão n13 78994 KNm 20 Calcule a potência de necessária para realizar a compressão em um compressor alternativo admitindo gás já pressurizado a uma pressão de 2atm e DLP de 3m³s a razão de compressão é de 25 considere um processo com índice de compressão n12 60184KNm 21 Um compressor alternativo deve realizar uma razão de compressão de 10 calcule o trabalho de compressão necessários para uma DLP de 3m³ e dois estágios de compressão considere um processo com índice de compressão n13 839715 KNm 22 Determine a DLE sabendo que o compressor opera com uma DLP de 3m³s admitindo ar a pressão atmosférica e descarregando a 5 atm 23 Fale sobre os principais tipos de turbinas hidráulicas faça um desenho esquemático para caracterizar suas diferenças construtivas 24 Utilizando uma tabela de referência para escolha de turbinas hidráulicas pela rotação específica do equipamento indique um modelo para operação nos seguintes parâmetros 7746 Francis Lenta a Altura de carga 100 metros b Geração de potência 15000 CV c Rotação 200 rpm 25 Determine a potência gerada por uma turbina hidráulica operando a uma rotação de 200 rpm rotação específica de 60 e altura de carga de 100 metros 9000CV 26 Desenho o ciclo Rankine com os principais equipamentos necessários explique como o ciclo funciona 27 Explique o princípio de funcionamento das turbinas a vapor tipos Curtis desenhe um gráfico de pressão e velocidade para ilustrar o que ocorre em cada estágio 28 Explique o princípio de funcionamento das turbinas a vapor tipos Rateau desenhe um gráfico de pressão e velocidade para ilustrar o que ocorre em cada estágio 29 Explique o princípio de funcionamento das turbinas a vapor tipos Curtis Parsons desenhe um gráfico de pressão e velocidade para ilustrar o que ocorre em cada estágio MATERIAL DE APOIO Tamanho Size Tamaño 40160 1750 rpm Altura Manométrica Head Altura Manométrica Potência Necessária Shaft Power Potencia Necesaria DADOS DE PRESSÃO ATMOSFÉRICA PARA DETERMINADAS ALTITUDES LOCAIS PRESSÃO DE VAPOR DA ÁGUA PARA DETERMINADAS TEMPERATURAS Altitude em Relação ao Mar metros 0 150 300 450 600 750 1000 1250 1500 2000 Pressão Atmosférica mca 1033 1016 998 979 958 935 912 883 864 808 Temperatura da água ºC 0 4 10 20 30 40 50 60 80 100 Pressão de Vapor da água mca 0062 0083 0125 0239 0433 0753 1258 231 4831 1033 K27404244464B012 Tabela de Perda de carga em metros a cada 100 metros de tubo VAZÃO DIÂMETRO NOMINAL Pole mm m³Hora Litros Hora Litros Seg 34 25 1 32 114 40 112 50 2 60 212 75 3 85 4 110 5 140 6 160 05 500 0138 172 060 018 10 1000 0277 579 200 062 020 007 15 1500 0416 1180 400 125 045 015 20 2000 0555 1950 680 210 070 025 006 25 2500 0694 2880 1000 310 110 037 009 30 3000 0833 3960 1370 420 150 050 013 004 35 3500 0972 5200 1800 550 195 068 017 007 40 4000 1111 6550 2270 700 250 085 021 009 45 4500 1250 8050 2790 860 300 100 026 011 50 5000 1388 9700 3350 1040 360 125 031 013 55 5500 1527 3960 1230 430 150 037 015 60 6000 1666 4620 1430 500 170 043 018 005 65 6500 1805 5310 1650 570 200 049 021 006 70 7000 1944 6050 1870 650 230 056 024 007 75 7500 2083 6830 2120 730 260 063 027 008 80 8000 2222 7640 2360 820 290 070 031 009 85 8500 2361 8500 2630 910 320 078 034 010 90 9000 2500 9400 2900 1000 350 087 038 011 002 95 9500 2638 3200 1100 390 096 041 012 003 002 100 10000 2777 3500 1210 420 105 045 013 004 003 120 12000 3333 4800 1680 580 145 062 017 006 004 140 14000 3888 6300 2200 760 190 080 023 008 006 160 16000 4444 8000 2800 950 240 100 028 010 007 180 18000 5000 9800 3400 1200 300 125 035 012 008 200 20000 5555 4100 1420 360 150 042 015 010 Rotação 3500 RPM Vedação Selo mecânico Motor 20 e 30 cv Jet Pump IP21 ou JM55 opcional 50 a 150 cv JM IP55 1 Vazões obtidas com 10 metros de submergência do Injetor 2 Para cada metro inferior à submergência haverá um decréscimo na vazão em torno de 4 a 7 JKA VISCOMETER COMPARISON CHART FOR NEWTONIAN LIQUIDS Head Capacity and efficiency 100 90 80 70 60 50 40 30 20 Centistokes Head in feet Viscosity ssu Capacity in 100 gpm 0 5 10 15 20 30 40 50 60 80 100 Mobilemeter sec Engler degrees Cx 06X Qnw 08X Qnw 10X Qnw 12X Qnw C0 C1 C2 C3 Tipos de turbinas n s rpm H m Pelton 1 jato 18 800 1 jato 1825 800400 1 jato 2635 400100 2 jatos 2635 800400 2 jatos 3650 400100 4 jatos 4050 400100 5171 500200 6 jatos 7290 400100 Francis muito lenta 5570 600200 lenta 71120 200100 normal 121200 10070 rápida ou Déniaz 201300 7025 extrarápida 301450 2515 Propeller 8 pás 250320 7050 Kaplan 7 pás 321430 5040 Bulbo 6 pás 431530 4030 Tubulares 5 pás 534620 3020 Straflo 4 pás 624 em diante 30 Formulas Velocidade Específica para turbinas hidráulicas n s n rpm P e CV 12 H m 54 Compressores z n n1 p 1 V 1 p 2 p 1 H1 H 1 P int P 1 P 2 Q DLE Q DLP R R P d P a Bombas de Deslocamento Positivo Fuso Q 75η v k i D 2 máx D 2 mín πt Z n Loulos Q48η v D r 2 l c n Engrenagens Q210η v D d D a D d l n N cv Q p d 27 ε η m ε 1 1 E V s 242 p d Palhetas Q 2E b πDEeZn 60 Pistão rotativo Q πd 2 240 D sen θ N n Fatores de correção de viscosidade nnCe QQCq HHCh NPSH e Cavitação NPSH disp P atm P v h a J a NPSH disp NPSH Req Reserva