Calculo de Perda de Carga e Economia de Energia em Sistemas Hidraulicos - Estudo Comparativo de Materiais

QUESTÃO 01 ENUNCIADO A multinacional Arauco com sede no Chile confirmou nesta quartafeira 22 a mais nova planta processadora de celulose com sede em Mato Grosso do Sul Com investimentos orçados em R 15 bilhões US 3 bilhões a planta será instalada em Inocência Mato Grosso do Sul MS Fonte MIRANDA E BENITES S Multinacional chilena confirma investimento de R 15 bilhões em nova planta de celulose em MS Correio do Estado 22 jun 2022 Disponível em httpsbitly3QKTwDm Acesso em 22 ago 2022 Para esse projeto uma das plantas terá de considerar uma estação elevatória que possui uma vazão de recalque 540 Ls de água mas deverá ser realizado um estudo comparativo para definir qual material será utilizado para essa tubulação podendo ser de Aço Galvanizado ou de PVC Ambos terão seu cálculo da perda de carga utilizando as Fórmulas práticas considerar a tubulação com o diâmetro de 28 e uma extensão de 3600 m Considerar as seguintes equações Equações Práticas para Fluidos Turbulentos Considerar uso da bomba 10 hdia Rendimento do motor 80 Mês com 30 dias Potência hidráulica da bomba em Watts W Bandeiras tarifárias para o período de julho de 2022 a junho de 2023 vermelha patamar 2 o valor aprovado pela ANEEL é de R 9795 a cada 100 kWh Fonte Valores das bandeiras tarifárias são utilizados para o período 2022 2023 govbr 21 jun 2022 Disponível em httpsbitly3dBK7zc Acesso em 22 ago 2022 Adaptado PERGUNTA Utilizandose os dados informados anteriormente faça o que se pede a Determine a perda de carga ao utilizar o material de Aço Galvanizado e se utilizar o PVC b Através do cálculo de potência hidráulica da bomba em kWatts estime a economia mensal de energia elétrica em R e em porcentagem que ocorrerá quando essa tubulação ser construída certamente com o material que apresentou menor Perda de Carga Atentarse que para essa análise o custo R a cada 100 kWh QUESTÃO 2 ENUNCIADO O engenheiro mecânico recebeu a responsabilidade de dois projetos hidráulicos em que ele deverá realizar a seleção dos melhores modelos de bombas hidráulicas e a correta associação de bombas ou seja em série ou em paralelo O projeto 1 é a seleção de uma bomba hidráulica utilizandose uma associação entre 2 bombas B1 e B2 para a elevação de água potável para uma caixa de água localizada a 20m de altura Já para o projeto 2 é a seleção de uma bomba hidráulica utilizandose uma associação entre 2 bombas B1 e B2 para o aumento da vazão de um reservatório de água utilizado em um processo fabril que se encontra contaminado ou seja cheio de materiais em suspensão e que será levado para a Estação de Tratamento de Água ETA PERGUNTA Utilizandose os dados informados anteriormente responda a Qual deverá ser a categoria da bomba hidráulica que será aplicada no projeto 1 e no projeto 2 Lembrando que existem as famílias das bombas volumétricas e as bombas rotodinâmicas b Qual deverá ser o tipo de associação de Bombas B1 e B2 para o projeto 1 e para o projeto 2 respectivamente c Qual deverá ser o melhor modelo de rotor lembrando que existem os modelos do tipo aberto fechado e semiaberto ao aplicar no projeto 1 e no projeto 2 1 AVI AVALIAÇÃO INTEGRADA FOLHA DE RESPOSTA Disci INFORMAÇÕES IMPORTANTES LEIA ANTES DE INICIAR A Avaliação Integrada AVI é uma atividade que compreende resolução de cálculo Esta avaliação vale até 100 pontos Atenção1 Serão consideradas para avaliação somente as atividades com status enviado As atividades com status na forma de rascunho não serão corrigidas Lembrese de clicar no botão enviar Atenção2 A atividade deve ser postada somente neste modelo de Folha de Respostas preferencialmente na versão Pdf Importante Nunca copie e cole informações da internet de outro colega ou qualquer outra fonte como sendo sua produção já que essas situações caracterizam plágio e invalidam sua atividade Se for pedido na atividade coloque as referências bibliográficas para não perder ponto CRITÉRIOS PARA AVALIAÇÃO DAS ATIVIDADES CÁLCULO Caminho de Resolução O trabalho deve seguir uma linha de raciocínio e coerência do início ao fim O aluno deve colocar todo o desenvolvimento da atividade até chegar ao resultado final Resultado Final A resolução do exercício deve levar ao resultado final correto A AVI que possui detalhamento do cálculo realizado sem pular nenhuma etapa e apresentar resultado final correto receberá nota 10 A atividade que apresentar apenas resultado final mesmo que correto sem inserir as etapas do cálculo receberá nota zero Os erros serão descontados de acordo com a sua relevância Disciplina Máquinas Hidráulicas 2 Resolução Resposta QUESTÃO 1 𝑄 540 𝑙 𝑠 1 𝑚3 1000 𝑙 054𝑚3 𝑠 𝐷 28 00254 𝑚 1 07112 𝑚 Também é dado que o comprimento da tubulação L é de 3600 m A Cálculos da perda de carga usando Aço Galvanizado e PVC Para o aço galvanizado a equação prática que determina a perda de carga é dada por 𝐻 0002021 𝐿 𝑄188 𝐷488 Logo substituindo os valores 𝐻 0002021 3600 054188 07112488 Finalmente 𝑯 𝟏𝟐 𝟎𝟓 𝒎 𝒑𝒆𝒓𝒅𝒂 𝒅𝒆 𝒄𝒂𝒓𝒈𝒂 𝒂ç𝒐 𝒈𝒂𝒍𝒗𝒂𝒏𝒊𝒛𝒂𝒅𝒐 Já para o PVC a equação prática que determina a perda de carga é dada por 𝐻 00008695 𝐿 𝑄175 𝐷475 Logo substituindo os valores 𝐻 00008695 3600 054175 07112475 Finalmente 𝑯 𝟓 𝟑𝟕 𝒎 𝒑𝒆𝒓𝒅𝒂 𝒅𝒆 𝒄𝒂𝒓𝒈𝒂 𝑷𝑽𝑪 B Economia mensal Caso a tubulação seja construída com aço galvanizado maior perda de carga a potência será de 𝑃 𝑄 𝜌 𝑔 𝐻 1000 ŋ 054 1000 981 1205 1000 08 7979 𝑘𝑊 E o consumo mensal 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑀𝑒𝑛𝑠𝑎𝑙 7979 𝑘𝑊 10 ℎ 𝑑𝑖𝑎 30 𝑑𝑖𝑎𝑠 𝑚ê𝑠 23937𝑘𝑊ℎ 𝑚ê𝑠 Logo o custo mensal caso a tubulação seja de aço galvanizado considerando os dados informados no enunciado para a bandeira vermelha patamar 2 é de 𝐶𝑢𝑠𝑡𝑜 𝑀𝑒𝑛𝑠𝑎𝑙 23937𝑘𝑊ℎ 𝑚ê𝑠 𝑅 9795 100 𝑘𝑊ℎ 𝑅234463 3 Logicamente a tubulação deve ser construída de PVC de forma a reduzir a perda de carga e o custo mensal de energia em comparação com a tubulação de aço galvanizado A potência com o uso da tubulação de PVC será de 𝑃 𝑄 𝜌 𝑔 𝐻 1000 ŋ 054 1000 981 537 1000 08 3556 𝑘𝑊 E o consumo mensal 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑀𝑒𝑛𝑠𝑎𝑙 3556 𝑘𝑊 10 ℎ 𝑑𝑖𝑎 30 𝑑𝑖𝑎𝑠 𝑚ê𝑠 10668𝑘𝑊ℎ 𝑚ê𝑠 Logo o custo mensal caso a tubulação seja de PVC considerando os dados informados no enunciado para a bandeira vermelha patamar 2 é de 𝐶𝑢𝑠𝑡𝑜 𝑀𝑒𝑛𝑠𝑎𝑙 10668𝑘𝑊ℎ 𝑚ê𝑠 𝑅 9795 100 𝑘𝑊ℎ 𝑅104493 Desta forma é possível calcular a economia em R quando a tubulação de PVC é usada 𝐸𝑐𝑜𝑛𝑜𝑚𝑖𝑎 𝑀𝑒𝑛𝑠𝑎𝑙 𝑅 234463 104493 𝑹𝟏𝟐𝟗𝟗 𝟕𝟎 E a economia mensal em 𝐸𝑐𝑜𝑛𝑜𝑚𝑖𝑎 𝑀𝑒𝑛𝑠𝑎𝑙 23937 10668 23937 100 𝟓𝟓 𝟒𝟑 4 QUESTÃO 2 a Para o projeto 1 pode ser utilizada uma bomba da família das bombas volumétricas que são caracterizadas pela movimentação do líquido causada pela movimentação do dispositivo mecânico da bomba propriamente dito Já para o projeto 2 que visa a utilização em uma ETA Estação de Tratamento de Água deve ser usada uma bomba centrífuga que se enquadra na categoria das rotodinâmicas na qual a movimentação do líquido se dá por forças desenvolvidas na massa líquida em consequência da rotação de uma peça interna b Pela descrição dada no enunciado o projeto 1 visa uma elevação na altura manométrica do conjunto desta forma deve ser utilizada a associação das bombas B1 e B2 em série Como o projeto 2 visa o aumento da vazão as bombas B1 e B2 devem ser associadas em paralelo c O projeto 1 consiste na elevação de água potável desta forma o melhor modelo de rotor é o fechado Como o projeto 2 consiste no recalque de água com materiais em suspensão água sedimentada o melhor modelo de rotor é o semiaberto 1 AVI AVALIAÇÃO INTEGRADA FOLHA DE RESPOSTA Disci INFORMAÇÕES IMPORTANTES LEIA ANTES DE INICIAR A Avaliação Integrada AVI é uma atividade que compreende resolução de cálculo Esta avaliação vale até 100 pontos Atenção 1 Serão consideradas para avaliação somente as atividades com status enviado As atividades com status na forma de rascunho não serão corrigidas Lembrese de clicar no botão enviar Atenção2 A atividade deve ser postada somente neste modelo de Folha de Respostas preferencialmente na versão Pdf Importante Nunca copie e cole informações da internet de outro colega ou qualquer outra fonte como sendo sua produção já que essas situações caracterizam plágio e invalidam sua atividade Se for pedido na atividade coloque as referências bibliográficas para não perder ponto CRITÉRIOS PARA AVALIAÇÃO DAS ATIVIDADES CÁLCULO Caminho de Resolução O trabalho deve seguir uma linha de raciocínio e coerência do início ao fim O aluno deve colocar todo o desenvolvimento da atividade até chegar ao resultado final Resultado Final A resolução do exercício deve levar ao resultado final correto A AVI que possui detalhamento do cálculo realizado sem pular nenhuma etapa e apresentar resultado final correto receberá nota 10 A atividade que apresentar apenas resultado final mesmo que correto sem inserir as etapas do cálculo receberá nota zero Os erros serão descontados de acordo com a sua relevância Disciplina Máquinas Hidráulicas 2 Resolução Resposta QUESTÃO 1 Q540 l s 1m 3 1000l054 m 3 s D28 00254 m over 107112m Também é dado que o comprimento da tubulação L é de 3600 m A Cálculos da perda de carga usando Aço Galvanizado e PVC Para o aço galvanizado a equação prática que determina a perda de carga é dada por H 0002021LQ 1 88 D 4 88 Logo substituindo os valores H 00020213600054 188 07112 4 88 Finalmente H1205m perdadecargaaço galvanizado Já para o PVC a equação prática que determina a perda de carga é dada por H 00008695LQ 175 D 475 Logo substituindo os valores H 000086953600054 1 75 07112 4 75 Finalmente H 537 m perdade cargaPVC B Economia mensal Caso a tubulação seja construída com aço galvanizado maior perda de carga a potência será de PQρg H 1000ŋ 05410009811205 100008 7979kW E o consumo mensal Consumo Mensal7979kW10 h dia30 dias mês 23937 kWh mês Logo o custo mensal caso a tubulação seja de aço galvanizado considerando os dados informados no enunciado para a bandeira vermelha patamar 2 é de Custo Mensal23937 kWh mês R 9795 100kWh R 234463 Logicamente a tubulação deve ser construída de PVC de forma a reduzir a perda de carga e o custo mensal de energia em comparação com a tubulação de aço galvanizado A 3 potência com o uso da tubulação de PVC será de PQρg H 1000ŋ 0541000981537 100008 3556kW E o consumo mensal Consumo Mensal3556kW10 h dia30 dias mês 10668 kWh mês Logo o custo mensal caso a tubulação seja de PVC considerando os dados informados no enunciado para a bandeira vermelha patamar 2 é de Custo Mensal10668 kWh mês R 9795 100kWh R 104493 Desta forma é possível calcular a economia em R quando a tubulação de PVC é usada Economia MensalR 2344 63104493R129970 E a economia mensal em Economia Mensal 2393710668 23937 1005543 QUESTÃO 2 4 a Para o projeto 1 pode ser utilizada uma bomba da família das bombas volumétricas que são caracterizadas pela movimentação do líquido causada pela movimentação do dispositivo mecânico da bomba propriamente dito Já para o projeto 2 que visa a utilização em uma ETA Estação de Tratamento de Água deve ser usada uma bomba centrífuga que se enquadra na categoria das rotodinâmicas na qual a movimentação do líquido se dá por forças desenvolvidas na massa líquida em consequência da rotação de uma peça interna b Pela descrição dada no enunciado o projeto 1 visa uma elevação na altura manométrica do conjunto desta forma deve ser utilizada a associação das bombas B1 e B2 em série Como o projeto 2 visa o aumento da vazão as bombas B1 e B2 devem ser associadas em paralelo c O projeto 1 consiste na elevação de água potável desta forma o melhor modelo de rotor é o fechado Como o projeto 2 consiste no recalque de água com materiais em suspensão água sedimentada o melhor modelo de rotor é o semiaberto