Coletanea Questoes Provas Antigas Resolvidas

2015-2) ambas as turbo máquinas mostradas na figura possuem os seguintes parâmetros: Raio externo = 300mm; raio interno = 150 mm, vazão = 0,057 m³/s. w=25 rad/s, p=1000kg/m³ Os demais parâmetros estão mostrados nas figuras Para cada uma delas A- Construa o polígono de velocidades B- Determine o torque C- Determine a potencia D- Determine a carga E- Informe se é uma bomba ou turbina F- 2014-1) uma bomba centrifuga que opera com agua apresenta diâmetro do motor igual a 0,3 m e gira a 1800 rpm. A carga de bloqueio (shutoff) é de 30m. no ponto de melhor eficiência PME, (,= 0,8), a bomba é capaz de vencer uma carga de 20m com uma vazão de 0,2 m³/s. se a alimentação elétrica do motor for trocada por 50HZ, sua rotação cairá para 1500 rpm. a) Nesse caso quais serão a vazão e a carga no PME? b) Qual será a potência exigida do motor? Po, = 999 kg/m³ 2014-1) Óleo combustível leve ( peso especifico = 7540 N/m², viscosidade de = 9,58 x 10^-4 N.s/m²) é bombeado pelo sistema mostrado ao lado, com velocidade de 1,4 m/s. A pressão a 60m (a montante) da bomba é de 34 kPa (manométrica). A perda de carga distribuída no tubo a jusante da bomba é desprezível, mas as perdas localizadas não o são. (Os coeficientes de perda de carga são mostrados na figura ao lado). Os tubos são lisos e de diâmetro de 50mm. Usando a correlação de blasius para tubos lisos dada ao lado: a) Determine a carga que a bomba devera desenvolver sobre o escoamento. b) Se o motor disponível para aciona-la opera a 1750 rpm, que tipo de bomba você recomendaria para esta explicacao (radial, axisl ou mista)? Justifique a sua resposta. c) Considerando que o rendimento da bomba pode ser estimado por n=A.Q.BQ^2 (vazão em m³/s, A=418 e B= 4,62X104) que potência será exigida do motor? 2015-1) Um esquema proposto para uma hidrelétrica é baseado em uma descarga de 0,25m³/s através de um tubo de adução e da turbina mostrados na figura. O coeficiente de atrito do tubo pode ser considerado constante, f=0,015 e as perdas localizadas são desprezíveis. a) Determine a potência em kW que pode ser esperada da instalação considerando que a eficiência da turbina é 0,85. b) Considere que a velocidade de rotação desejada seja de 1200 rpm. Usando as curvas de eficiência mostradas, informe se a turbina a ser escolhida será do tipo pelton, francis ou kaplan. 2014) Uma bomba centrifuga com rotor de 180mm apresenta as características mostradas na figura ao lado. A máquina é utilizada para bombear água a 38ºC (Psat = 6,6827 kPa, DR = 0,993). A entrada da bomba está situada a 3,66 m acima da superfície livre do reservatório e a tubulação de sucção tem diâmetro de 74 mm. Quando a vazão é de 0,013 m³/s, a perda de carga entre a superfície da água e a bomba é de 1,83m de coluna de água. Será que vai ocorrer cavitação na bomba? Admita pressão atmosférica padrão. Explique claramente como você chegou a sua resposta. 2013) Uma bomba centrifuga, cuja curva de desempenho é dada por H=H*-AQ², onde H*=26m/(m³/s)², é utilizada para bombear água de grande tanque para outro situado mais acima. O tubo da bomba no tanque superior está localizado a 9m acima da superfície livre do tanque inferior. O comprimento dos tubos entre eles é de 30m. O diâmetro da tubulação que alimenta o tanque é igual a 200mm. A tubulação tem curvas (esta frase por estar incompleta) de 90º, uma válvula de retenção e uma válvula de globo totalmente aberta. Admita que o fator de perda de carga da tubulação seja 0,02. As outras perdas de carga localizada, não relacionadas acima, podem ser rendimento da bomba pode ser expresso por n = 130-45Q² (vazão em m³/s). Que vazão a bomba vai conseguir e está bomba é uma boa escolha? Justifique. 2016-1 (questão difícil de ler, pode estar incompleta) o bocal da turbina radial mostrada na figura tem um ângulo de entrada de 60º e a velocidade na ponta da pá é de 9 m/s. a razão entre o diâmetro de entrada e o de saída do rotor é 2,0. A componente radiae a velocidade do escoamento ao longo da pá é constante e igual a 6m/s e o escoamento na saída do rotor não possui quantidade de movimento angular. O escoamento é de água e a variação da carga (pressão total) entre a entrada e saída do rotor é de 110 kPa. Determine a perda de energia disponível e a eficiência da turbina. IGUAL A 20 2014-1 Uma bomba centrífuga com rotor de 180mm apresenta as características mostradas na figura ao lado. A máquina é utilizada para bombear água a 25ºC de um lago ao reservatório. A tubulação de aço comercial com diâmetro de 50mm. Depreze os trechos horizontais do tubo e as perdas localizadas. a) Determine a vazão deslocada pela bomba b) Determine a potencia do motor de acionamento c) Determine a altura máxima Z que pode ser montada a bomba (propriedades da água devem ser utilizadas) L = 2.5m D = 0,05m e = 0,05.10⁻³ m As curvas de desempenho mostrado se referem a bombas operando a 3 (?) destas bombas centrífugas, com rotor de 150mm de diâmetro, tiver sua rotação reduzida para 280 rpm, a sua vazão é mantida constante igual a 47 m³/h, qual será a carga esperada? a: Q = ? 2016-1 (questão difícil de ler) água a 27,57 Mpa está disposta a girar uma turbina a 1750 rpm. Qual tipo de turbina você sugere sabendo que a potência de eixo deve ser (ilegível) KW. Wm: 150.10⁶ W W = ρg HQ , h = H.g , w = 1750 π / 30 = 183,25 (rad/s) Ns = (WQ) / h³/⁴ Wm: 150.10⁶ W Pi / ρg + di.Vi² / 2g + Zi + Ha = P2 / ρg + d2.v2² / 2g + h f / g + Zd Ha: P1 - P0 / ρg = 27,57 10⁶ / 999 . 9,81 = 2813,21 m h= H.g = 2813,21 . 9,81 = 27597,59 Ns= 183,25 √Q / 27897,55 ³/² = 0,08558 √Q = 6,31.10⁻³ TURBINA PELTON! Sabendo que . . . Wm = ρg H.Q H= Horacio = 2813,21m Q = 150.10⁶ / 999. 9.81 . 2833,9 Q = 5,144.10⁻³ m³/s Dessa maneira o ideal seria uma turbina Pelton! 2014-2 uma bomba centrifuga com curva característica expressada por H=54,86 - 4,67x10^4Q^2 com H em metros e Q em m^3/s é utilizada no sistema mostrado na figura ao lado. Para z=15,3 m, qual a vazão recuperada se o comprimento do tubo for igual a 183m, seu diâmetro é 101 mm e o fator de atrito pode ser obtido pela correlação de blasius para tubos lisos. f = \frac{0,316}{Re^{0,25}} Despreze as perdas de cargas singulares. 2014) Uma bomba centrifuga com rotor de 180mm apresenta as características mostradas na figura ao lado. A máquina é utilizada para bombear água a 38°C (Psat = 6,6827 kPa, DR = 0,993). A entrada da bomba está situada a 3,66 m acima da superfície livre do reservatório e a tubulação de sucção tem diâmetro de 74 mm. Quando a vazão é de 0,013 m³/s, a perda de carga entre a superfície da água e a bomba é de 1,83m de coluna de água. Será que vai ocorrer cavitação na bomba? Admita pressão atmosférica padrão. Explique claramente como você chegou a sua resposta. NPSHA Capacidade = Q.3600, 0,013.3600 = 46,8 m³/h Do gráfico, NPSHR = 3,65 m NPSHA NPSHb = \frac{P_{atm}}{\gamma} - Z_s - \sum h_f - \left(\frac{P_v}{\gamma}\right) \rho = p ; \gamma = g.\rho = 9,81.0,993.9,74133 = 9,74133 NPSHb = \frac{101,325}{1000} - 3,66 - 1,83 - \frac{6,6827}{1000.9,74133} = 4,22 Não Ocorre Cavitação. 2016-1) (questão difícil de ler, pode estar incompleta) a sucção de uma bomba centrifuga é conectada a um tanque de água por um tubo reto de diâmetro interno de (?) e 10 m de comprimento com entrada de cantos vivos e um registro gaveta totalmente (?) da entrada do tubo. A descarga da água para a atmosfera, situada a 12 m acima da bomba, se faz por um (?)tanel de mesmo diâmetro e comprimento de 90m, onde se encontra outro registro gaveta totalmente aberto(?) modelo padrão 90°. A vazão a ser transportada é de 12,5 L/s. os tubos são de ferro galvanizado com alvura de (?) espessura de l=0,15mm. Selecione o roto para realizar este serviço9 na figura fornecida no verso. Determine a potência elétrica absorvida pelo motor que irá acionar a bomba (considere a eficiência do motor elétrico igual a 95%). Verifique se a bomba corre risco de cavitar | Coef. K | |------------| | Cantos vivos | 0,5 | | Gaveta aberta | 8 | | Padrão 90° | 30 | 2014-2 uma determinada bomba axial apresenta rotação específica igual a 5. Se a bombe tem que distribuir 0,189 m³/s de taxa contra uma carga de 4,6m, qual é a rotação em rpm esperada? Ns = 5 H = 4.6m Q = 0.189 m³/s w = ? Ns = w Q^1/2 / h^3/4 h = H.g h = 4,6.9,81 = 45,126 m²/s² s = w 0,189^1/2 / 45,126^3/4 w = s.45,126^3/4 / 0,189^1/2 = 200,24 rad/s Em rpm: RPM = w.30 / π rad/s -> w = 200,24.30 / π = 1912,18 rpm 2014-2 a geometria do motor de uma bomba centrífuga é: A bomba desloca a vazão de 0,75 m³/s contra uma carga teórica de 135m. calcule a velocidade de operação em rpm e a potencia mecânica de acionamento. Q = 0,75 m³/s H = 135m w = ? Wm = ? parametros entrada saida raio mm 175 500 largula da pa mm 50 30 angulo da pa graus 65 70 Vt2 = U2 - Vrn arctg 70° Porém, sabemos que Q = 0,75 = π.Da.b.Vrn2 0,75 = π.(2.05).(0.3)Vrn2 Vrn2 = 0,7959 m/s 0,75 = π.(2.0,15).0,5.Vrn1 Vrn1 = 1,3641 m/s Subst. (3) em (1) Vt2 = U2 - 0,7959 arctg 70° Vt2 = U2 - 0,2289c (4) em (1) Vt1 = U1 - 1,3641 arctg 65° Vt1 = U1 - 0,636L 2013) a geometria de rotor de uma bomba centrífuga é: Parâmetro Entrada (1) Saída (2) Raio r (mm) 175 500 Largura da pá b (mm) 50 30 Ângulo da pá β (graus) 65 70 A bomba opera com água e é acionada a 750 rpm. Calcule a vazão que ela é capaz de deslocar com carga teoria de 135m, considerando o rendimento da bomba de 0,75, qual a potencia medida no acionamento? Q = ? Vz = ? ŋ = 0,75 H = 135m Vi = W.Ri Wi = V/ŋ U2 = W.Ro Ui = 78,53.0,5 U2 = 39,265 m/s Porém, Vi1 = Q / 2π.Rb Vt1 = U1 - Vi1 arctg 65° Por analogia Vt2 = U2 - Q / 2π.Rb arctg 70° E ainda H= (U1Vt1 - U2Vt2) 1/g , subst. 1 e 2 891.135= U²- Q/U 2π.Rb arctg 70° - U²+ Q/U1 2π.Rb arctg 65° RE! 2013) uma turbina desenvolve uma potência de 15MW, operando a 240rpm quando o reservatório tem carga de 52 m. Na época de chuvas, o nível do reservatório sobe a carga disponível, e passa a ser 60 m. qual a potência e rotação da turbina nessa nova condição. Wm = 15.10⁶ w = \(\frac{240}{30} = 25,13\)m/s H1 = 52 m H2 = 60 m Wm2 = ? \(\frac{H1}{H2} = \frac{W1^²}{W2^²}\) \(\frac{52}{60} = \frac{25,13^2}{W2^2}\) Wdo = 27 rad/s \(\frac{Wm1}{Wm2} = \frac{N1^3}{N2^3}\) \(\frac{15.10^6}{Wm2} = \frac{25^3}{27^3}\); Wm2: 18.6 MW P2 mec flu2 2014) A figura mostra um esboço das seções transversais (no raio médio = 152 mm) das pás de uma turbina hidráulica axial. A rotação da turbina é 1500 rpm. A) Construa os polígonos de velocidade referentes a esse arranjo (para os escoamentos de entrada e saída do estágio). Admita que os escoamentos nas seções de entrada e saída das pás apresentam os ângulos mostrados na figura. B) Calcule o trabalho por unidade de massa em escoamento fornecido ao eixo. estator 45° 50° 40° 70° 200 r 150 f otroz 2014-1) você deve escolher uma turbina para operar com potencia de 22,4MW = 135 rpm quando a carga hidráulica disponível for igual a 215 m. qual o tipo de turbina é mais recomendável para esta explicação? Estime a vazão de água necessária para a operação da turbina. H = 215m V2; 22,4.10^6 Plio = 999 kg/m^3 W = 135 rpm = \(\frac{7}{30} = 14,137\) Q = ? Qual turbina usar? Rotação específica da turbina: Ns = \(\frac{N\sqrt{P}}{(H)^{5/4}}\) h = H.g = 2109,15 Wm = HpgQ; Q: \(\frac{Wm}{Hpg} = \frac{22,4.10^6}{215.999.981} = 10,62m^3/s\) Calculando Ns \(Ns = \frac{14.137 \sqrt{22,4.10^6}}{999}\) \((2109,15)^{5/4} = 0,148\) Turbina Pelton