MAPA Maquinas de Fluxo - Selecao de Turbinas e Bombas Hidraulicas

10102023 1548 Unicesumar Ensino a Distância aboutblank 16 MAPA MÁQUINAS DE FLUXO 542023 Período09102023 0800 a 08122023 2359 Horário de Brasília StatusABERTO Nota máxima300 GabaritoGabarito não está liberado Nota obtida 1ª QUESTÃO 10102023 1548 Unicesumar Ensino a Distância aboutblank 26 MAPA MÁQUINAS DE FLUXO Seleção de máquinas de fluxo motoras e geradoras Olá alunoa Tudo bem Seja bemvindoa à nossa atividade MAPA SUB da disciplina Máquinas de fluxo Esta atividade tem como tema Seleção máquinas de fluxo motoras e geradoras Nesta atividade você encontrará situações onde terá que aplicar os conhecimentos adquiridos durante a disciplina de máquinas de fluxo para propor a escolha de alguns problemas As suas tarefas nesse MAPA serão Selecionar turbinas hidráulicas para uma CGH Selecionar uma bomba e calcular as perdas de carga de um sistema de bombeamento Bom trabalho Profº Dário Machado Júnior INSTRUÇÕES DE ENTREGA Este é um trabalho INDIVIDUAL As respostas devem ser entregues utilizando o Modelo de Resposta MAPA SUB Máquinas de Fluxo disponibilizado Sobre o seu preenchimento é necessário o cumprimento das seguintes diretrizes Não serão aceitas respostas que constam apenas o resultado numérico sem que seja demonstrado o raciocínio que o levou a encontrar aquela resposta Toda e qualquer fonte e referência que você utilizar para responder os questionários deve ser citada ao final da questão Após inteiramente respondido o Modelo de Resposta MAPA Máquinas de Fluxo deve ser enviado para correção pelo seu Studeo em formato de arquivo DOC DOCX ou PDF e apenas estes formatos serão aceitos O Modelo de Resposta MAPA Máquinas de Fluxo pode ter quantas páginas você precisar para respondêlo desde que siga a sua estrutura O Modelo de Resposta MAPA Máquinas de Fluxo deve ser enviado única e exclusivamente pelo seu Studeo no campo MAPA desta disciplina Toda e qualquer outra forma de entrega deste Modelo de Resposta MAPA não é considerada A qualidade do trabalho será considerada na hora da avaliação então preencha tudo com cuidado explique o que está fazendo responda as perguntas e mostre sempre o passo a passo das resoluções e deduções Quanto mais completo seu trabalho melhor Problemas frequentes a evitar Coloque um nome simples no seu arquivo para não se confundir no momento de envio Se você usa OPEN OFFICE ou MAC transforme o arquivo em PDF para evitar incompatibilidades Verifique se você está enviando o arquivo correto É o MAPA da disciplina certa Ele está preenchido adequadamente Como enviar o arquivo Acesse no Studeo o ambiente da disciplina e clique no botão MAPA No final da página há uma caixa tracejada de envio de arquivo Basta clicar nela e então selecionar o arquivo de resposta da sua atividade Antes de clicar em FINALIZAR certifiquese de que está tudo certo pois uma vez finalizado você não poderá mais modificar o arquivo Sugerimos que você clique no link gerado da sua atividade e faça o download para conferir se está de acordo com o arquivo entregue Sobre plágio e outras regras Trabalhos copiados da internet ou de outros alunos serão zerados Trabalhos copiados dos anos anteriores também serão zerados mesmo que você tenha sido o autor A equipe de mediação está à sua disposição para o atendimento das dúvidas por meio do Fale com o Mediador em seu Studeo Aproveite essa ferramenta CONTEXTUALIZAÇÃO 1 As máquinas de fluídos como estamos estudando neste módulo foram fundamentais para a nossa 10102023 1548 Unicesumar Ensino a Distância aboutblank 36 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 grande quantidade 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 7m³s este rio possuí uma queda de água com 50m de altura Visando a instalação de uma pequena usina para geração de energia elétrica analise os seguintes cenários a Utilizando um gerador elétrico de 12 polos e a velocidade de rotação específica qual seria aa opções de turbina para esta situação Onde nqa velocidade de rotação especifica adimensional n rotação do rotor rps Q vazão de projeto m3s Y salto energético especifico Jkg O salto energético pode ser obtido pela seguinte relação Y gh Onde g gravidade ms² h altura de queda m Fonte Bottender P H M Máquinas de Fluxo Unicesumar b Considerando as eficiências hidráulicas referente as perdas de carga como sendo 93 a eficiência da turbina 90 e a eficiência do gerador elétrico 97 qual seria a potência elétrica produzida Considere a densidade da água1000kgm³ e a gravidade981ms² 2 Uma bomba é um equipamento com a função de transferir energia de uma determinada fonte para um liquido permitindo que ele possa se deslocar de um ponto para outro inclusive vencendo desníveis geométricos E 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 10102023 1548 Unicesumar Ensino a Distância aboutblank 46 fixadas a um disco e a uma coroa circular compondo o rotor da bomba Em relação a curva característica de uma bomba podemos dizer que é a expressão cartesiana de suas características de funcionamento expressas por vazão em m3h 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 levar em conta 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 Uma 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 5m³h a uma altura de 15m O diâmetro interno da tubulação é de 1 254mm e o comprimento total da tubulação é de 28m sendo o comprimento total da tubulação de sucção de 38m com uma altura de sucção de 17m Na sucção temos uma válvula gaveta k02 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 m²s Fonte Autor 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 𝞮d considere a rugosidade absoluta da tubulação sendo 00508mm 6 10102023 1548 Unicesumar Ensino a Distância aboutblank 56 Fonte Fox RW McDonald AT and Pritchard PJ Introdução à Mecânica dos Fluidos LTC 6a ed 2004 Para encontrar a perda de carga localizada utilizamos a seguinte fórmula a Qual deve ser a altura manométrica da bomba a ser selecionada Considere as perdas de carga do escoamento b Se o NPSH requerido é de 52m esta bomba operará em uma condição de cavitação Utilize um fator de segurança de 15 em relação ao NPSH requerido Considere a pressão atmosférica do local 97kPa e a densidade da água1000kgm³ Para encontrar a pressão de vaporização podemos utilizar a seguinte tabela 10102023 1548 Unicesumar Ensino a Distância aboutblank 66 Fonte Olender A Tabelas Termodinâmicas Escola Politécnica da Universidade de São Paulo ALTERNATIVAS Nenhum arquivo enviado 1 Dados Q 7 m³s h 50 m Um gerador elétrico de 12 polos possui uma rotação n de aproximadamente 600 rpm n 600 rpm 10 rps Temos então mqa 10³mQ17γ34 γ gh mqa 10³ 10 717 5098134 25385 Para a rotação específica obtida podemos selecionar os seguintes turbilhos Turbilho hidráulica Francis rápido Turbilho Deriöz Turbilho Kaplan e Móvel Turbilho a vapor e a gás com admissão total b A eficiência global será η ηH ηT ηG A Potência será dada por Po γQH η γ ρg Po 1000981750 09309097 422902 KW 2 Dados Q 5 m³h Q 739 103 h1 75 m d 254 mm L 28 m Ln 38 m hn 17 m V 08 106 m³s ε 00508 mm εd 00508 254 2103 a A altura manométrica será dada por H Hd Hn H Jn hn V²2g hn Jn V²2g H JT hT JT Jn Jn hT 17 133 116 m Para calcular As perdas temos JT Jj Jd JT ΣK v²2g f LD v²2g JT v²2g ΣK fLD Para determinar o fator de atrito precisamos calcular primeiro o número de Reynolds Re VD v Q V A A πD² 4 V 4Q πD² Substituindo V no equação Re 4Q πD 4739103 π 254 703 08 106 870269811 escoamento turbulento Como temos um escoamento turbulento podemos usar a seguinte expressão para determinar f f 025 log εD 37 574 Re09 2 f 025 log 2 103 37 574 87026981109 2 0025565 Agora podemos calcular as perdas V 4739103 π 1254 103² 2741 ms JT 2741 ²2981 025 07 207 0025565 28 254 103 JT 03839 3014819 1167 m Portanto a altura manométrica H 1167 116 2327 m b Para que não ocorra cavitação NPSHd NPSHn NPSHd 52 015 NPSHd 3467 Para determinar o NPSHd podemos usar a seguinte expressão NPSHd Patmγ v²2g hv Da tabela fornecida hv 317 KPo T 25ºC NPSHd Patm Pvγ v²2g NPSHd 97 31710³1000981 2741²2981 995 Como NPSHa NPSHd podemos afirmar que haverá cavitação