O Projeto de Bombas

1. OBJETIVOS

O seguinte trabalho tem por objetivo dimensionar uma bomba de refluxo de uma coluna despentanizadora de gasolina.

1. BASE DE PROJETO

Os dados iniciais para realização do projeto foram:

- Composição da corrente de refluxo (AnexoA)

- Vazão de operação de 30.000 kg/h

- Pressão no vaso de refluxo 0,5 kgf/cm2 man.

- Isométrico do refluxo.

O fluxograma e as composições da corrente de refluxo se encontram no Anexo A.

Os isométricos referente a saída do vaso de refluxo até a torre de destilação se encontra no Anexo B.

1. CRITÉRIO DE PROJETO

Para a realização do projeto algumas considerações foram feitas:

1. Líquido saturado no vaso de refluxo.
2. Composição de C4 foi considerado n-butano pois não foi especificado qual é substância.
3. A equação utilizada para a simulação foi Peng-Robson (PR), valido para hidrocarbonetos como pode ser visualizado a seguir

[pic 1]

1. A velocidade recomendada para sucção de bomba é de 1,80 m/s enquanto que a de descarga é de 2,40 m/s (para fluido com μ<10 cp).
2. A rugosidade na tubulação foi considerada de 0,046mm (aço comercial)
3. A perda de carga por 100m ([pic 2]) na sucção recomendada é entre 0,05 e 0,09 enquanto que na descarga é entre 0,35 e 0,50.
4. Para o calculo da perda de carga tanto na sucção quanto na descarga considerou-se o maior trecho de comprimento reto (Lreto).
5. Já que não sabemos o comportamento do filtro em y na sucção da bomba e como será a manutenção do próprio o critério foi o mais conservador, ou seja, considerar um L/D de uma válvula globo (Anexo D).
6. A pressão na descarga ou na entrada da torre (Pd) será a pressão do vaso mais a perda de carga do condensador (2 psi = 0,141kgf/cm2).
7. A perda de carga na placa de orifício é de 2500 mmH2O.
8. A perda de carga da válvula de controle sendo 30% da perda de carga dinâmica ([pic 3]).  
9. Vazão máxima de operação (condição escolhida como referência para a escolha da bomba por apresentar uma maior velocidade e consequentemente maior perda de carga)
10. A potência da bomba foi calculada considerando a menor eficiência possível entre a faixa de operação, ou seja, a situação que requer maior potência da bomba.

1. SIMULAÇÃO DO VASO DE REFLUXO

Para encontrar os dados físico-químicos da mistura no vaso foi utilizado softwares de engenharia ASPEN e HYSYS. Entretanto para efeito de calculo foi utilizada a simulação gerada pelo ASPEN. As simulações podem ser visualizadas no Anexo C.

Como resultado as condições no vaso são:

T = 28,39 °C

μ = 0,1876 cp

ρ = 638,17 kg/m3

1. PROJETO DAS TUBULAÇÕES

Com a velocidade recomendada (vr) foi calculado o diâmetro recomendado (Dr) e com o diâmetro recomendado através da norma (Anexo E) foi padronizado.

[pic 4]            sucção      vrec = 1,80 m/s                        descarga     vrec = 2,40 m/s

Entretanto alem da velocidade recomendada devemos verificar a perda de carga por 100 m recomendada ([pic 5]) :[pic 6]

[pic 7]

Sucção

[pic 8]

Descarga

 

O fator de fricção foi calculado pela equação de Colebrook:

[pic 9]

Os resultados para sucção foram:

D (in)	V (m/s)	ΔP100 (kgf/cm2)
4 sch40	1,59	0,14
5 sch40	1,01	0,044

Portanto o diâmetro na sucção é 5” sch40 pois apesar de não estar entre o recomendado está mais próximo do que o de 4” sch40 e entre o diâmetro fora da faixa entre o maior e o menor deve ser escolhido o menor. A faixa de perda de carga recomendada mostrada acima na realidade é um estudo entre custo da tubulação versus potência da bomba, pois menor a tubulação maior a perda de carga, maior a energia gasta pela bomba em compensação maior o diâmetro da tubulação maior o investimento na própria.    

Os resultados para descarga foram:

D (in)	V (m/s)	ΔP100 (kgf/cm2)
4 sch40	1,59	0,14
3 sch40	2,74	0,54

O diâmetro na descarga é 4” sch40.

1. CÁLCULO DO HEAD DA BOMBA

Para o calculo do Head (altura manométrica total) as equações utilizada foram:

Para sucção:

[pic 10] - ΔPs

Onde:

hs = head na sucção

PFS = Pressão no flange de sucção

VFS  = velocidade no flange de sucção

γ = peso especifico

z1 = altura do vaso até o flange de sucção

Para a descarga:

[pic 11] + - ΔPd

Onde:

hd = head na descarga

PFD = Pressão no flange de descarga

VFD  = velocidade no flange de descarga