Mecânica dos fluidos associação de bombas

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO JOÃO DEL-REI

4º Período de Engenharia Civil – 1º semestre de 2015

MECÂNICA DOS FLUIDOS – Prof. Emmanuel Teixeira

Trabalho Prático – Dimensionamento de uma instalação de recalque

Debora Oliveira de Matos - 134150015

Gustavo Silva Sampaio - 134150062

Letícia Gabriela Andrade Policarpo - 134150028

Luiz Felipe Alves Coelho - 134150004

Marina Morais Santos - 134150006

Ouro Branco – MG

26 de junho de 2015

Para o dimensionamento de uma instalação de recalque, foram fornecidos os seguintes dados:

- Vazão necessária (Q) = 30,0 L/s;

- Jornada de trabalho (T) = 16h;

- Altura geométrica de sucção (= 5,0m;[pic 1]

- Altura geométrica de recalque () = 60,0m;[pic 2]

- Comprimento da tubulação de sucção (Ls) = 10,0m;

- Peças especiais existentes na tubulação de sucção: 1 válvula de pé e crivo; 1 curva de 90°; 1 redução excêntrica;

- Comprimento da tubulação de recalque (Lr) = 300m;

- Peças especiais existentes na tubulação de recalque: 2 curvas de 45°; 2 curvas de 90°; 1 válvula de gaveta; 1 válvula de retenção; saída livre; 1 ampliação concêntrica;

a) Cálculo dos diâmetros das tubulações de sucção e de recalque

        A partir da vazão necessária (Q) e da jornada de trabalho (T), calcula-se o diâmetro através da fórmula recomendada pela ABNT para bombas não funcionando 24h/dia:

  (Equação 1)[pic 3]

        Tem-se que:

T = 16h;

Q = 0,03m3/s;

        Assim,

D = 0,203m

        Para o diâmetro da tubulação de sucção, adota-se o valor comercial imediatamente superior e para o diâmetro de recalque o imediatamente inferior. Portanto, o diâmetro de sucção (Ds) = 0,25m e o diâmetro de recalque (Dr) = 0,20m.

b) Cálculo da altura manométrica da instalação

        Para o cálculo da altura manométrica (Hm), utiliza-se a altura geométrica (HG) e a perda de carga total (ht).

 (Equação 2)[pic 4]

        Onde:

(Equação 3)[pic 5]

Assim, pela equação 3, para  e , tem-se HG = 65,0m. [pic 6][pic 7]

A perda de carga total é a perda de carga que ocorre na sucção somada à perda de carga que acontece no recalque. Para encontrar as respectivas perdas de carga utiliza-se a seguinte fórmula:

 (Equação 4)[pic 8]

        Para utilizar a equação 4, é necessário encontrar o comprimento virtual (Lv) na linha de sucção e na linha de recalque. O comprimento virtual é encontrado utilizando a equação 5:

 (Equação 5)[pic 9]

Em que L é o comprimento da parte retilínea da tubulação e  é o comprimento virtual das peças especiais. Utiliza-se o método dos diâmetros equivalentes para transformar as peças especiais em um número de diâmetros da canalização existente e, portanto, encontrar Lf, a partir da equação 6.[pic 10]

 (Equação 6)[pic 11]

         Na linha de sucção, os números de diâmetros são os que se encontram na tabela abaixo:

Tabela 1: Número de diâmetros das peças especiais da linha de sucção

Tipo de peça	Número de diâmetros (n)
Válvula de pé e crivo Curva de 90°	250 30
Redução excêntrica	6

        Aplica-se a equação 6 para os valores da tabela e para D= Ds=0,25m. Assim, obtém-se Lf = 71,5m.

A partir desse valor de Lf  e para L=10,0m, utiliza-se a equação 5 e obtém-se Lv = 81,5m.

De posse dos dados abaixo, utiliza-se a equação 4 para encontrar o valor da perda de carga na tubulação de sucção.

Q = 0,03m3/s;

C = 130;

D = 0,25m;

Lv = 81,5m;

        Assim, hs = 0,136 mca.

        Na linha de recalque, os números de diâmetros são os que se encontram na tabela abaixo:

Tabela 2: Número de diâmetros das peças especiais da linha de recalque

Tipo de peça	Número de diâmetros (n)
Curva de 45°	15
Curva de 90° Válvula de gaveta	30 8
Válvula de retenção	100
Saída livre Ampliação Concêntrica	35 12

         Aplica-se a equação 6 para os valores da tabela e para D= Dr=0,20m. Assim, obtém-se Lf = 49,0m.

A partir desse valor de Lf  e para L=300,0m, utiliza-se a equação 5 e obtém-se Lv = 349,0m.

De posse dos dados abaixo, utiliza-se a equação 4 para encontrar o valor da perda de carga na tubulação de recalque.

Q = 0,03m3/s;

C = 130;

D = 0,20m;

Lv = 349,0m;

        Assim, hr = 1,732 mca.

Com os dados obtidos é possível calcular a altura manométrica (Hm) utilizando a equação 2, para:

HG = 65,0m;

ht = hr + hs = 1,868mca;

        Portanto, a altura manométrica é 66,87m.

c) Seleção da bomba mais adequada

        A partir do catálogo de bombas da empresa KSB, utiliza-se a vazão dada (108m3/h) e a altura manométrica calculada (66,87m) a fim de encontrar o modelo mais adequado de bomba para ser utilizado. São analisados gráficos para 1750rpm e 3500rpm.