Dimensionamento de Tubos: Investimento e Custo Operacional

DIMENSIONAMENTO DO TUBO 1 INTRODUÇÃO vA Q Variação do Diâmetro afeta diretamente Investimento custo da aquisição das tubulações e acessórios Custo operacional despesas com a operação da instalação D Maior será o investimento Menores serão as despesas com equipamentos bomba e motor v f v H 2 p Pel el E D Menor será o investimento Maiores serão as despesas com equipamentos bomba e motor v f v H 2 p Pel Eel Necessidade de escolher uma faixa de diâmetros que conjugue o investimento e o custo operacional de forma a ser levado a um custo mínimo Custo Diâmetro m Custo da tubulação e acessórios investimento Custo do conjunto motobomba custo operacional Custos do investimento e do operacional Custo mínimo Diâmetro econômico 2 DIÂMETRO ECONÔMICO 21 Fórmula de Bresse H0 Equação da Instalação Hm H mH m p 0 Potência de Eixo da Bomba b 3 e g QH10 P kW Hm Qm s gm s 10 kgm ρ 3 2 3 3 água b p o e η H QH g kW P 5 2 2 2 8 2 D Q L g f g v D f L Hp Equação de DarcyWeisback L D Q k g Q H P kW 5 2 1 0 b e Cte g 8f K 2 1 O custo total anual da instalação será CDL C P C e 1 a Ca custo anual da instalação C1kW custo anual de operação dos equipamentos por kW instalado amortização e manutenção PekW potência de eixo do conjunto motobomba CkW Despesa anual de uma tubulação de diâmetro 1m e comprimento 1m amortização e conservação Dm diâmetro da tubulação Lm comprimento da tubulação CDL L D Q k g QC H C 5 2 1 0 b 1 a Substituindo temse Para que o custo anual seja mínimo temse 0 dD dCa 0 CL L D Q k5 Q g C dD dC 6 2 1 b 1 a Q C C g k5 D 6 1 6 b 1 Tomando como valores médios ms 9 81 g 90 a 70 0 082 k 2 b 1 Q D 1 34 6 1 C a 128 C Q D 1 34 6 1 C a 128 C A relação do custo anual de operação C1 e o custo anual da tubulação C podem assumir valores diferentes os quais dependerão da maior ou menor quantidade de tubos e da sua manutenção bem como o custo de operação Na prática esta relação pode variar dentro do seguinte intervalo 002 a 381 C C1 K Qm s Dm 3 b 31 70 a kb Com esta fórmula assumindo a maior vazão da instalação determinase o diâmetro econômico para a instalação e padronizando o mesmo através de tabelas de diâmetros padrões Observações sobre a Fórmula de Bresse Eq Muito simples usada para representar um problema muito complexo Em sistemas com D6 deve ser tomado como primeira aproximação K cte velocidade de recalque econômica 0620ms Aplicada em sistema de funcionamento contínuo 24 22 Fórmula da ABNT NBR5626 Prédio de apartamentos Q X D m 31 14 X horas de funcionamento24 Qm3s vazão Baseado na experiência Macintyre apresenta as seguintes sugestões para a bomba operando a cada 24 horas Prédios de apartamentos 3 períodos de 1 hora e 30 minutos cada Hotéis 3 períodos de 1 hora e 30 minutos cada Prédios de escritórios 2 períodos de 2 horas cada Hospitais 3 períodos de 2 horas cada Indústrias 2 períodos de 2 horas cada Padronizase o diâmetro através de tabelas padrões 3 VELOCIDADES ECONÔMICAS TABELAS PRÁTICAS Diâmetro Interno Água Óleos Leves Água Quente Líquidos Viscosos Pol mm ms ms ms ms 1 25 0500 0500 0300 0300 2 50 0500 0500 0300 0330 3 75 0500 0500 0300 0375 4 100 0550 0550 0300 0400 6 150 0600 0600 0350 0425 8 200 0750 0700 0375 0450 10 250 0900 0900 0450 0500 12 300 1400 0900 0450 0500 Acima de 12 1500 Velocidades recomendadas para linha de sucção de bombas Velocidades recomendadas para linha de recalque de bombas Diâmetro Interno Água Óleos Leves Água Quente Líquidos Viscosos Pol mm ms ms ms ms 1 25 1000 1000 1000 1000 2 50 1100 1100 1100 1100 3 75 1150 1150 1150 1100 4 100 1250 1250 1250 1150 6 150 1500 1500 1500 1200 8 200 1750 1750 1750 1200 10 250 2000 2000 2000 1300 12 300 2650 2000 2000 1400 Acima de 12 3000 Velocidades mais comuns na prática LÍQUIDOS TUBULAÇÃO VELOCIDADE ms OBS Água Bombas a pistão Bombas alimentadoras de caldeiras a vapor Tubulação para compensados e lodos Cascalho areia e outras substâncias Tubulação para água fria Tubulação para água fria Até 50mm de diâmetro Até 100 mm de diâmetro Até 200 mm de diâmetro Acima de 200 mm de diâmetro Tubulação para água de refrigeração Tubulação de recalque em minas Alimentação para turbinas hidráulicas Sistema municipal de abastecimento rede Sistema dágua municipal de tubulações de alimentação Sucção Recalque Sucção Recalque Sucção Recalque Recalque Sucção Máximo Máximo Máximo Máximo Sucção Recalque 05 a 15 10 a 20 03 a 05 20 a 25 03 a 05 05 a 20 10 a 30 10 13 17 20 07 a 15 10 a 20 10 a 15 30 30 a 70 10 a 20 05 a 12 A tubulação é selecionada de acordo com seu comprimento Escolhese uma velocidade menor com tubulação longa e uma velocidade maior para tubulação curta não se aplica à recalque de líquidos contendo partículas sólidas Baixa queda Alta queda Normalm 06 a 07 ms Óleos e Petróleo Benzol Óleo gás Pesados 10 a 20 05 a 20 De acordo com a viscosidade Hidrocarbo netos Sucção 03 a 08 O dimensionamento pelo critério da velocidade econômica é feito da seguinte maneira v Q D 1 128 Tomase a maior vazão Qm3s Adotase a velocidade de acordo com tabelas vms Determinase o diâmetro Dm Com o valor do diâmetro em tabelas de fabricantes adotase o diâmetro interno que será igual ou imediatamente superior ao calculado Obs A espessura do tubo é selecionada em função da pressão máxima da instalação do tipo de líquido e da temperatura de bombeamento Exemplo 51 Porto O projeto de um sistema elevatório para abastecimento urbano