Prova de Maquinas Hidraulicas - UFPR - Questoes e Problemas Resolvidos

Universidade Federal do Paraná UFPR Setor de Tecnologia Departamento de Engenharia Mecânica DEMEC Disciplina TMEC036 Máquinas Hidráulicas Professora Ana Luiza Bethão Santana Avaliação Aluno Data Observação A interpretação das questões faz parte da prova Todas as grandezas devem apresentar sua unidade Devese mostrar todas as etapas dos cálculos Utilizar quatro 4 casas decimais após a vírgula nos parâmetros utilizados para os cálculos Questão 1 35 pontos O teste de uma bomba girando na sua velocidade de projeto N3600 rpm e operando com água de massa específica de 1000 kgm³ revelou os seguintes dados para o melhor ponto de rendimento 1 Pressão manométrica na sucção da bomba de 400 mbar 2 Pressão manométrica na descarga da bomba de 360 bar 3 Velocidade do escoamento na entrada da bomba de 4 ms 4 Vazão de 288 m³h 5 Torque no eixo da bomba de 14 Nm 6 Altura de sucção de 1 m bomba não afogada Sabendo que os manômetros estão nivelados em pontos onde as tubulações possuem o mesmo diâmetro determinar a Altura manométrica de elevação da bomba b Rendimento total da bomba c O NPSH requerido d A perda de carga na tubulação de sucção considerando que o reservatório inferior se encontra aberto Questão 2 3 pontos Uma bomba centrífuga de uma instalação industrial é especificada para trabalhar com os seguintes parâmetros 1 Rotação de 1250 rpm 2 Vazão de 30 ls 3 Altura de elevação igual a 15 m 4 Rendimento de 72 Um engenheiro de manutenção instalou a bomba para uma altura manométrica de elevação igual a 294 m com um motor de rotação igual a 1750 rpm e Pb 20 hp Determine as novas condições de operação vazão e potência efetiva O engenheiro agiu corretamente Justifique a sua resposta Questão 3 35 pontos Uma bomba centrífuga de 457 mm de diâmetro girando a 880 rpm com água a 20C produz os dados de desempenho apresentados na tabela abaixo Q ls 0 1262 2524 3786 5048 631 Hm m 276 267 252 234 204 15 Pb kW 746 835 969 1066 1166 1215 Essa bomba é utilizada para uma rotação de 1170 rpm em um sistema cuja curva é Hm 20 11482 Q² onde Hm é dado em metros m e Q em m³s Determine o vazão do ponto de funcionamento e a potência de eixo necessária para a bomba operando para essas condições N1170 rpm em um sistema Hm 20 11482 Q² 1 Questão 2 5 pontos Em uma aplicação especial uma bomba centrífuga deve recalcar água a uma vazão de 200000 lh A bomba será conectada a um motor que gira a 1470 rpm sem o uso de transmissão Em uma rápida busca em catálogos não foi encontrado bomba comercial que se encaixe com eficiência neste projeto Você almejando uma promoção deseja apresentar a diretoria um projeto de bomba que atenderá a esta aplicação especial Em um levantamento do caderno de encargos foi estipulado os seguintes parâmetros de projeto inicial o diâmetro e a largura na aresta de pressão do rotor são 300 mm e 20 mm respectivamente A relação de diâmetros é 2 e o ângulo construtor das pás na aresta de saída é 25 Estimase que os rendimentos hidráulico volumétrico e mecânico são 80 95 e 96 respectivamente Determinouse por cálculos do sistema de bombeamento a pressão absoluta na sucção da bomba vale 305 mm de Hg densidade relativa do mercúrio DRHg1355 Você lembrou das aulas de Máquinas Hidráulicas e definiu que a componente radial da velocidade absoluta seja constante de entrada até a saída das pás considerou o que o diâmetro da tubulação de sucção e de recalque são iguais o rotor tem 8 pás e o único sistema diretor é a caixa espiral Considere água na temperatura ambiente de 20C e pressão atmosférica igual a 101325 kPa Desprezandose as espessuras das pás determine a Sendo conservador calcule a altura de elevação em mca b O grau de reação da bomba c A potência do motor que deve ser utilizado com essa bomba em hp 1 hp 7457 W d Especifique o intervalo de medição em bar do manômetro que será instalado na saída da bomba 2 Observação devese mostrar todas as etapas apresentar sua unidade Devese Questão 1 5 pontos Você é um engenheiro de manutenção em uma fábrica e é incumbido de fazer o plano de manutenção preventiva dos equipamentos dessa fábrica Você percebe que existe uma instalação de bombeamento como a esquematizada na figura abaixo Você sugere então que sejam adquiridos sistemas de medição de pressão a montante e a jusante da bomba e assim monitorar o desempenho dessa máquina assim como pedir um motor elétrico sobressalente em caso de queima do motor atual No momento a bomba trabalha em um ponto de funcionamento em que a altura de elevação é 76 mca com uma vazão de 200 lmin na condição de água limpa e temperatura ambiente 20C A viscosidade cinemática da água nesta condição equivale a 10⁶ m²s As perdas hidráulicas equivalem a 20 mca a perda de vazão externa é nula e a interna é 8 lmin e o rendimento mecânico equivale a 85 Especifique os instrumentos de medição de pressão e qual motor elétrico que devem ser pedidos ao setor de compras desta empresa Justifique através de cálculos a sua resposta EB Entrada de borda RG Registro gaveta ϕ 2 in 05 m 2 m ϕ 2 12 in 025 m EB RG 05 m Bomba 10 m de tubo de ferro galvanizado ε 015 mm