DIMENSIONAMENTO DE UMA INSTALAÇÃO DE RECALQUE

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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO

DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS E AMBIENTAIS - DCAT 

CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA 

DISCIPLINA: MECÂNICA DOS FLUIDOS

DIMENSIONAMENTO DE UMA INSTALAÇÃO DE RECALQUE

PROF.ª RUTHINÉIA JÉSSICA ALVES DO NASCIMENTO

ALUNOS:

 FERNANDO OLIVEIRA DE LIMA

JESSE JENESES OLIVEIRA CAMINHA

MATHEWS HENRIQUE MARINHO GURGEL

MAURÍCIO DOS SANTOS LIMA

RUBEM SMITH ALMEIDA LIMA

MOSSORÓ - RN

2016

INTRODUÇÃO

Bombas que trabalham elevando fluidos tem uma importância bastante considerável na atualidade, desde que o homem observou a necessidade de acumulá-la e de transportá-la por pequenas distâncias. A ideia de elevação de água pode ser resgatada desde o tempo em que se elevava o líquido por um balde atado a uma corda de dentro de um poço, sua evolução contínua torna o equipamento indispensável em muitas áreas da ciência, como em automóveis, aviões, indústrias em geral.

As bombas propriamente ditas apresentam quatro estágios principais no decorrer da sua evolução: as bombas de roda d’água, as bombas espirais, as de êmbolo e as centrífugas. Em cada uma dessas fases ocorreram aperfeiçoamentos sucessivos. Até que se tenha as bombas apresentadas na atualidade, houveram diversas mudanças em seu modo de operar, mas sempre se teve uma atenção especial para as condições de trabalho e o fluido a ser trabalhado, levando a dimensionamentos específicos de bombas para uma grade quantidade de situações em que se encontrasse.

A necessidade de dimensionar uma bamba para determinado fluido, irá depender diretamente das dimensões do cano, das propriedades do fluido, condições de trabalho como pressão, entre outros fatores que serão abordados ao decorrer desse trabalho. Ao ser determinado o fluido que será trabalhado, têm-se que atentar para suas propriedades devido a ocorrência de cavitação na bomba, prejudicando assim o funcionamento da mesma.

O fluido a ser trabalhado nesse trabalho é o azeite, que têm algumas restrições por ser um alimento. A tubulação deve ser constituída por aço inoxidável, e as especificações da bomba deve seguir os catálogos de fabricante da bomba mais adequada para o trabalho.

APRESENTAÇÃO DO PROBLEMA

O fluido azeite, como já dito, foi designado à nossa equipe. Deve ser dimensionada uma bomba seguindo algumas especificações dadas. Na Figura 1 é mostrada uma ilustração de como foi escolhida o sistema de tubulação para aplicação da bomba. Seguindo os dados especificados temos que obedecer a existência na seção de sucção, uma válvula de pé de crivo, uma curva de 90°, 10 metros de comprimento de tubulação e 3 metros de sucção, sendo que o material escolhido foi o aço inoxidável pois se trata do transporte de um alimento. Na seção de recalque, ou seja, na seção após a bomba têm-se o mesmo material usado na seção de sucção formando a tubulação de recalque, também é adicionado uma válvula de retenção tipo leve, 3 curvas de 90°, 2 cotovelos de 45°, um registro de globo e uma saída de tubulação.

Figura 1 – Representação da tubulação de sucção e de recalque.

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Fonte: dos autores 2016.

Na seção de recalque são usados 150 metros de tubulação a uma altura de 15 metros, como foi mostrado na Figura 1.

CATALOGAÇÃO DAS PROPRIEDADES FÍSICAS DO FLUIDO

O azeite tem as seguintes propriedades:

• Q = 80 m³/h = 0,022m³/s
• Vsucção= 0,6 m/s
• T = 20°C
•   = 890,5 Kg/m³[pic 3]

A viscosidade foi encontrada através da Tabela 1, mostrada a seguir.

Tabela 1 – Viscosidade de alguns fluidos.

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Fonte: Adaptado de wikibooks.org

Sabendo que 1 cP = 1 centiPoise = 0.01 Poise, daí tem-se a viscosidade do azeite a 20°C igual a 0,084 N.s/m²

CÁLCULOS NECESSÁRIOS PARA O DIMENCIONAMENTO DA BOMBA NA INSTALAÇÃO

        

• Valores dos ks

        Abaixo se encontram os valores dos ks a serem utilizados em cada cálculo de perda localizada, de acordo com tabela disponibilizada via sigaa:

kscrivo = 15

kscurva 90 = 0,3

ksentrada de borda = 1,0

ksretenção = 0,5

kscurva 45 = 0,4

ksglobo = 10

ksviva = 2

• Cálculo do diâmetro da tubulação:

Através dos valores da vazão volumétrica e da velocidade de sucção dados pelo enunciado do problema, é possível o cálculo da área da tubulação e, consequentemente, do seu diâmetro. Como está explícito abaixo:

Q = v.A

A =  [pic 5]

d = 0,217m

Logo, a tubulação utilizada será a de 85/8” (de acordo com arquivo disponibilizado pela empresa Tubos Oliveira citado nas referências) que possui 0,219m se aproximando com mais propriedade do diâmetro encontrado pelo cálculo.

• Recalculando a velocidade através do diâmetro da tubulação a ser utilizada:

A partir desse diâmetro que pode ser efetivamente encontrar no mercado (0,219m), calcula-se uma nova velocidade de sucção a fim de se obter melhor aproximação do resultado.

Q = v.A

A =  [pic 6]

v = 0,59 m/s

• Cálculo do Número de Reynolds

        Em posse do valor da velocidade do fluido, pode-se obter o número de Reynolds a fim de se conhecer o regime ao qual o escoamento do fluido pertence: