calculo de bomba

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Base para calculo de bombas industriais.

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  • 42

    3. Etapas do projeto de uma instalao de bombeamento O mindmapping representado pela figura 8 evoca as etapas bsicas do

    projeto de uma instalao de bombeamento.

    Figura 8

  • 43

    3.1. Dados iniciais

    3.1.1.Fluido e sua temperatura

    Com essa informao ser possvel a determinao de parmetros fundamentais para o desenvolvimento do projeto, tais como:

    massa ou peso especfico, que so fundamentais para especificao por exemplo da carga de presso;

    viscosidade, que fundamental para o clculo da perda de carga; presso de vapor, que fundamental para a verificao do

    fenmeno de cavitao6.

    No caso do fluido ser a gua e estando ligado a internet, pode-se obter as suas propriedades clicando em:

    Obteno das propriedades d'gua em funo da temperatura e muito mais

    ou Obteno das propriedades do mercrio e d'gua em funo da temperatura

    Para aqueles que acreditam que o peso especfico dgua

    1000 kgf/m, sugere-se a leitura do artigo transcrito a seguir sobre

    termmetro de Galileu7.

    Baseado no termoscpio, inventado por Galileu Galilei no comeo do

    sculo XVII, o termmetro, que pode estar sobre sua mesa de trabalho

    chamado de termmetro de Galileu. um termmetro simples e

    razoavelmente preciso que atualmente mais usado como enfeite. O

    termmetro de Galileu consiste de um tubo de vidro selado, preenchido

    com gua e vrias bolhas flutuantes. As bolhas so esferas de vidro

    cheias com uma mistura lquida colorida. Esta mistura lquida pode

    conter lcool ou pode ser s gua com corante. Cada bolha tem uma

    6 Fenmeno de vaporizao parcial, ou total, do fluido a ser transportado na prpria temperatura de escoamento devido a existncia de presso igual ou inferior a presso de vapor. 7 Artigo publicado no stio: http://ciencia.hsw.uol.com.br/questao663.htm

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    pequena etiqueta de metal que indica a temperatura. Na etiqueta esto

    gravados um nmero e um smbolo de grau. Estas etiquetas de metal

    so, na verdade, contrapesos calibrados. O peso de cada etiqueta

    ligeiramente diferente dos outros. J que as bolhas so todas de vidro

    soprado, elas no tm exatamente o mesmo tamanho e formato. As

    bolhas so calibradas acrescentando-se uma determinada quantidade de

    fluido a elas de modo que tenham exatamente a mesma densidade.

    Depois que as etiquetas pesadas so presas s bolhas, cada uma difere

    ligeiramente na densidade (proporo entre massa e volume) das outras

    e a densidade de todas elas muito prxima densidade da gua

    circundante. Um objeto imerso em um fluido sofre a ao de duas foras

    principais: a atrao da gravidade, no sentido descendente, e o empuxo,

    no sentido ascendente. a fora da gravidade que faz este termmetro

    funcionar. A idia bsica que, medida que a temperatura do ar fora

    do termmetro muda, tambm muda a temperatura da gua em volta

    das bolhas. Quando a temperatura da gua muda, ou ela expande ou se

    contrai mudando a sua densidade. A uma determinada densidade,

    algumas bolhas vo flutuar e outras vo afundar. A bolha que afunda

    mais indica a temperatura atual aproximada. Como exemplo, digamos

    que no termmetro haja dez bolhas:

    uma bolha pink que representa 16C

    uma bolha verde que representa 18C

    uma bolha vermelha que representa 20C

    uma bolha azul que representa 22C

    uma bolha amarela que representa 24C

    uma bolha azul turquesa que representa 26C

    uma bolha roxa que representa 28 C

    uma bolha outra vermelha que representa 30C

    uma outra bolha azul que representa 32C

    uma outra bolha amarela que representa 34C

  • 45

    A bolha pink (16) a mais pesada (mais densa) e as demais bolhas

    so mais leves, sendo a amarela a mais leve de todas. Agora, digamos

    que a temperatura na sala de 20. J que o ar circundante de 20,

    sabemos que a gua presente no termmetro tambm tem 20. As

    bolhas pink e verde (16 e 18, respectivamente) so calibradas para

    terem maiores densidades que a gua, nesta temperatura, fazendo com

    que elas afundem. As bolhas azul, amarela, azul turquesa, roxa, outra

    vermelha, outra azul e outra amarela possuem densidades menores que

    a gua em volta. Dessa forma, elas ficam flutuando pelo topo do

    termmetro. J que a bolha vermelha calibrada para representar 20

    (mesma temperatura da gua), ela afunda lentamente e assim fica

    flutuando um pouco abaixo das bolhas pink e verde indicando a

    temperatura da sala.

    3.1.2.Condies de captao

    Ao se iniciar um projeto sabem-se as condies de captao do fluido, o

    que equivale a dizer que se conhece da seo inicial da instalao:

    a carga potencial (zi);

    a carga de presso (pi/g);

    e a carga cintica (avi2/2g).

    A soma das cargas anteriores representa a carga inicial (Hinicial) da

    instalao a ser projetada.

  • 46

    3.1.3.Condies de descarga

    Tambm so conhecidas as condies desejadas para a descarga do

    fluido, o que equivale a dizer que se conhece da seo final da

    instalao:

    a carga potencial (zf);

    a carga de presso (pf/g);

    e a carga cintica (avf2/2g).

    A soma das cargas anteriores representa a carga final (Hfinal) da

    instalao a ser projetada.

    3.1.4.Vazo desejada

    Atravs dela pode-se dimensionar a tubulao.

    mdia velocidade v === Avtempo

    volumeQ

    3.2. Dimensionamento da Tubulao8

    Os tubos so dutos fechados destinados ao transporte de fluidos. O

    termo usado para denominar um conjunto de tubos e seus acessrios

    tubulao.

    8 IGNCIO, Raimundo F., Curso Bsico de Mecnica dos Fluidos, publicado em http://www.escoladavida.eng.br

  • 47

    Dependendo do processo considerado o valor da tubulao geralmente

    est entre 30 a 70% do valor total dos equipamentos de uma indstria,

    da uma das justificativas de preocupao de seu dimensionamento.

    Neste curso, por se tratar de um curso bsico, ser focado o

    dimensionamento de tubos, onde em funo do fluido a ser transportado

    e da sua temperatura de escoamento, procura-se mencionar o material

    mais utilizado na fabricao dos mesmos9.

    A tabela 4 (pgina 48) pode auxiliar nesta escolha, porm deixa-se

    claro que: dependendo da aplicao, consideram-se outros fatores e

    como o objetivo deste trabalho ser uma referncia bibliogrfica bsica,

    outras fontes devem ser consultadas10.

    A faixa de velocidade recomendada na tabela 4 denominada de

    velocidade econmica e ser utilizada para o dimensionamento do tubo.

    9 No stio http://www.escoladavida.eng.br/mecfluquimica/segundo2007/manualsenai.pdf existe uma tabela interessante que relaciona o tipo de material com o fluido a ser transportado 10 Por exemplo: Telles, Pedro Carlos da Silva Tubulaes industriais: materiais, projeto e desenho Livros Tcnicos e Cientficos S.a Editora S.A

  • 48

    Tabela 4

    Como o escoamento isotrmico de um gs perfeito at cerca de 75 m/s

    considerado como incompressvel, criou-se a tabela 5.

    Tabela 5

  • 49

    Aps o estabelecimento do material e da velocidade econmica, calcula-

    se o dimetro de referncia da tubulao como mostramos a seguir:

    Atravs do dimetro de referncia calculado pela equao 1,

    consultando uma tabela normalizada de tubo, especifica-se o dimetro

    nominal recomendado para o mesmo aps a bomba, para o tubo antes

    da bomba adota-se um dimetro comercial imediatamente superior11.

    Deve-se salientar, que dependendo da fonte de consulta encontram-se

    certas variaes das velocidades econmicas, para ilustrar o

    mencionado, apresenta-se a tabela 6 e grfico 1 com valores para linhas

    de recalque curtas12 recomendados pela Companhia Sulzer e na tabela 7

    as velocidades recomendadas pela Alvenius Equipamentos Tubulares

    S/A.

    Tabela 6

    11 Isto procurando evitar o fenmeno de cavitao, j que com o dimetro maior se tem uma perda de carga na tubulao antes da bomba menor. Isto ser mais bem detalhado nas aulas que se estuda o fenmeno de cavitao. 12 A Sulzer considera-se instalao curta quela que apresenta comprimento menor ou igual a carga manomtrica da bomba

  • 50

    Grfico 113

    13 Extrado do Manual Fundamentos hidrulicos para instalaciones con bombas centrfugas Sulzer Frres, Socit Anonyme, Winterthur, Suiza

    Uma das grandes competncias dos profissionais da

    engenharia saber escolher o melhor

    caminho.

  • 51

    Tabela 7

    J que existe mais de uma possibilidade para a escolha do dimetro de

    recalque e como hoje, pode-se recorrer a meios programveis comum

    efetuar-se um estudo econmico para a escolha do dimetro mais

    adequado. Na escolha do dimetro, dois fatores so importantes: o

    custo da tubulao a ser instalada (custos fixos ou depreciao do

    investimento inicial), este custo aumenta medida que se escolhe

    dimetros maiores e o custo operacional do sistema, ou seja, a

  • 52

    energia gasta no bombeamento do fluido que decresce com o aumento

    do dimetro da tubulao (custos operacionais).

    Considerando-se que em um dado projeto, tem-se a possibilidade de

    trabalhar com os dimetros D1, D2, D3, D4, para especificar o dimetro

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