Máquinas de Fluxo

Modelo de Resposta MAPA Máquinas de FLuxo Nome RA 1 As máquinas de fluídos como estamos estudando neste módulo foram fundamentais para a nossa evolução seja auxiliando no transporte de fluídos ou então utilizando a energia do fluído para transformála em outra forma de energia como é o caso na energia elétrica O Brasil é um País que possui sua matriz energética amplamente renovável sendo a energia hidráulica a principal fonte de energia que abastece o país este tipo de energia é gerada através do aproveitamento da energia que um fluído possuí No caso de usinas hidroelétricas uma abundância de água que escoa por um rio possuí uma elevada energia potencial e ao sofrer uma queda parte dessa essa energia potencial se transforma em energia cinética ao passar por uma turbina Na atividade de hoje você será o engenheiro responsável por analisar a melhor opção de empreendimento para uma área rural que possuí um rio com vazão disponível para utilização de 12m³s este rio possuí uma queda de água com 90m de altura Buscando a instalação de uma pequena usina para geração de energia elétrica analise os seguintes cenários a Utilizando um gerador elétrico de 10 polos e a velocidade de rotação específica qual seria a opção de turbina para esta situação Resposta b Considerando as eficiências hidráulicas da turbina e gerador um valor de 09 eficiência total qual seria a potência elétrica produzida Considere a densidade da água997kgm³ e a gravidade981ms² Resposta 2 Uma bomba é um equipamento com a função de transferir energia de uma determinada fonte para um líquido permitindo que ele possa se deslocar de um ponto para outro inclusive vencendo desníveis geométricos bomba centrífuga são aquelas que desenvolvem a transformação de energia através do emprego de forças centrífugas Elas possuem pás cilíndricas com geratrizes paralelas ao eixo de rotação sendo essas pás fixadas a um disco e a uma coroa circular compondo o rotor da bomba Em relação à curva característica de uma bomba podemos dizer que é a expressão cartesiana de suas características de funcionamento expressas por vazão em m 3 h na abcissa e na ordenada Altura em mca metros de coluna dágua A cavitação como também estudamos durante este módulo é um fenômeno indesejado que pode ocorrer nas máquinas de fluxo Para calcularmos este fenômeno devemos considerar alguns parâmetros como altura de sucção perda de carga na sucção pressão atmosférica e pressão de vapor do fluído Calculando o NPSHd é possível analisarmos se uma bomba está ou não operando em uma condição de cavitação Outra tarefa que você terá é selecionar uma bomba para suprir um sistema de bombeamento nesta propriedade No sistema a seguir você será responsável por realizar a seleção de uma bomba para um sistema de bombeamento que deve elevar uma vazão de água de 9m³h a uma altura de 20m O diâmetro interno da tubulação é de 112 381mm e o comprimento total da tubulação é de 42m sendo o comprimento total da tubulação de sucção de 37m com uma altura de sucção de 18m Na sucção temos uma válvula pé de crivo k73 e um cotovelo 90 com raio médio k07 No recalque temos 2 cotovelos 90 com raio médio k07 Considere que a água está a 25C e possui viscosidade cinemática igual a 0810 6 m²s Para encontrar a perda de carga distribuída necessitamos encontrar o fator de atrito f para isso podemos utilizar o diagrama de Moody Onde DP perda de pressão ou de carga m f fator de fricção dado encontrado em tabelas L comprimento equivalente da tubulação m DL diâmetro interno da tubulação m v velocidade média do fluido ms g aceleração da gravidade 981ms Para encontrar a rugosidade relativa 𝞮 d considere a rugosidade absoluta da tubulação sendo 00762mm Para encontrar a perda de carga localizada utilize os valores de para Válvula pé de crivo k73 e para cada cotovelo 90 um k07 a Qual deve ser a altura manométrica da bomba a ser selecionada Considere as perdas de carga do escoamento Resposta b Se o NPSH requerido é de 4m esta bomba estará operando em uma condição de cavitação Utilize um fator de segurança de 10 em relação ao NPSH requerido Considere a pressão atmosférica do local 1013kPa e a densidade da água997kgm³ Para encontrar a pressão de vaporização podemos utilizar a seguinte tabela Resposta c Pensando no aproveitamento energético do sistema se um motor elétrico transmite 1kW de potência a esse sistema qual é eficiência do sistema para a condição de operação descrita Resposta 3 O laboratório Virtual da algetec nos permite vivenciar experimentos através da simulação Nesta etapa devemos realizar o experimento do laboratório virtual intitulado Perda de carga distribuída Neste experimento analisaremos a perda de carga distribuída em diferentes tubulações Primeiramente abra o laboratório virtual leia todo o sumário teórico Em seguida leia o roteiro e realize o experimento direcionando toda a água para a tubulação de 32mm conforme indicado anotando os valores de vazão rotâmetro e pressão manômetro em U Depois reinicie o experimento conectando agora o manômetro à tubulação de 25mm de diâmetro registre novamente os valores de pressão e vazão conforme se altera a vazão Agora responda às seguintes perguntas a Considerando os dois experimentos realizados quais são as maiores perdas de carga para cada uma das tubulações Resposta b Com base nos seus conhecimentos adquiridos na disciplina quais são os fatores que contribuíram para que houvesse diferença na perda de carga distribuída entre as tubulações Resposta