Trabalho de Bombas Hidráulicas

1. APRESENTAÇÃO

1.1 Proposta.

Este projeto tem por objetivo o dimensionamento de uma instalação hidráulica, que atenda a necessidade do tratamento de efluentes ácidos gerados pelo processo de “decapagem do aço”, que é um processo anterior ao processamento do aço. Para este processo, é comum que esses efluentes sejam soluções ácidas clorídricas (HCl), contendo metais em dissolução.

O método que será utilizado para o tratamento desses efluentes, é aquele realizado via processo de “pirohidrólise”, que possibilita a regeneração do HCl, minimizando a poluição ambiental, e permitindo a sua reutilização.

O processo de regeneração do ácido clorídrico por pirohidrólise consiste de duas etapas principais: decomposição térmica do HCl contido no efluente, normalmente realizado em um forno ou reator, e a absorção do HCl gasoso em água empregando-se uma coluna de absorção, na qual ocorre transferência de massa sem reação química, uma vez que o HCl se solubiliza na água.

A instalação hidráulica projetada será responsável pela condução da água disponível em um reservatório (R), que está limpa e a temperatura ambiente de 22ºC, até a coluna de absorção (CA), localizada do outro lado da linha, fazendo com que esta água chegue no destino com uma temperatura de 40ºC. Para isto, iremos dimensionar a instalação, de acordo com a vazão necessária para a realização deste processo, de modo que utilizemos um trocador de calor de casco e tubos, responsável pelo aquecimento da água, e uma bomba de deslocamento não-positivo, na qual iremos determinar, seguindo todos os critérios necessários para o projeto de uma instalação hidráulica.

Obs.: Com o comprimento equivalente (Leq) do trocador de calor, fornecido pelos professores, obtivemos em cálculos, uma perda de carga altíssima, o que não nos permitiu selecionar uma bomba adequada para atender esta demanda. Desta forma, por orientação do Professor Gerson, alteramos este comprimento equivalente de 45m para “20m”.

1.2 Características do Fluido:

Na tabela abaixo estão os dados da densidade, pressão de vapor absoluta e viscosidade da água para cada temperatura utilizada nos cálculos do projeto. Os dados foram retirados da figura abaixo.

Conversão de [cSt] para [m²/s]    =>     [pic 1]

Conversão de [kg.f/cm²] para [kg.f/m²]     =>   [pic 2]

Tabela1 : Propriedades da água
Tagua [°C ]	ν[m²/s]	γ[Kg.f/m³]	pv[Kg.f/m²]
22	[pic 3]	998	250
31	[pic 4]	995	N.A
40	[pic 5]	992	N.A

[pic 6][pic 7][pic 8][pic 9][pic 10]

Figura 1: Propriedades da água.

1.3 Responsabilidade da Linha:

A linha tem relevante importância na finalidade a que se destina pois faz parte da operação prévia de decapagem do aço para que o mesmo seja processado. O funcionamento incorreto ou insuficiente desta linha geraria falha neste processo que por consequência faria com que o aço não fosse enviado ao processamento devidamente limpo e descontaminado, gerando defeitos no aço e consequente retrabalho. Afim de garantirmos uma linha adequada ao processo e tendo em vista sua importância, dimensionamos os equipamentos utilizados para uma vazão 10% maior do que a necessária para o projeto e posicionamos uma válvula globo após a passagem do fluido pela bomba para controle da mesma. Sabemos que esta ação irá acarretar em um dimensionamento maior do que a necessidade real, porém, entendemos prudente tomá-la para que a instalação tenha um lastro em seu dimensionamento que corrija possíveis perdas não identificadas e para que ela não trabalhe a 100% de sua capacidade.

1. DESENVOLVIMENTO

2.1 Vazão Necessária (Qnec):

A vazão estabelecida para a instalação (Qnec) foi de 30L/s.

-Traçado da Linha:

-Escolha dos Materiais dos Tubos:

Com base nas características da nossa instalação definimos tubos de aço-carbono SCH 40 como os mais adequados para esta aplicação. Estes tubos são os que apresentam maior relação custo-benefício/resistência mecânica, sendo viáveis para a maioria das aplicações industriais. Entendemos também que utilizando espessura SCH 40 atendemos a necessidade do projeto e barateamos o custo de aquisição da tubulação. Também em consulta ao Silva Telles observamos que tubos de aço-carbono são os mais adequados tendo em vista as características do fluido a ser transportado levando em consideração sua pressão e temperatura de trabalho.

-Diâmetros:

Para cálculo do diâmetro de sucção, será usada velocidade recomendada 2m/s e para o diâmetro de recalque será usado a velocidade de 4m/s. A vazão Qnec=0,03[m³/s]

     =>    => [pic 11][pic 12][pic 13]

     =>    => [pic 14][pic 15][pic 16]

[pic 17]

Os diâmetros calculados acima, de sucção, recalque e do trocador de calor, foram normalizados quando necessário, através das normas dimensionais (ANSI B 36.10) para tubos de aço.

Cálculo das velocidades com os diâmetros normalizados.

[pic 18]

[pic 19]

Conforme calculado acima, as velocidade na sucção, e no recalque estão no intervalo recomendado.

-Meio de Ligação dos Tubos:

Para ligar os tubos nos equipamentos ( bomba, trocador de calor, saída do tanque e entrada na coluna de absorção ), usaremos ligações flangeadas. Esse tipo de ligação emprega-se principalmente para tubos de 2” ou maiores. A desmontagem de uma ligação flangeada é fácil, o que permite mais agilidade e facilidade em uma futura manutenção dos equipamentos da instalação.

-Válvulas e Conexões: