ENGENHARIA DE PRODUÇÃOINSTALAÇÕES INDUSTRIAIS

Prof. Jorge Marques

Aula 16INSTALAÇÕES DE ÁGUA QUENTE

Solar - dimensionamento

Fontes ConsultadasMACINTYRE, A. J. Instalações Hidráulicas

Apostila prof. Enedir Ghisi - UFSC

Aquecimento com Energia Solar

O uso da energia solar está se difundindo aos poucos pois apresenta as seguintes vantagens:

a) Não é poluidora; b) É autossuficiente; c) É completamente silenciosa; d) É uma fonte alternativa de energia; e) Geralmente está disponível no local do consumo.

Aquecimento com Energia Solar

O sistema de geração de água quente à base de energia solar se compõe de três elementos:

a) Coletores de energia (placas coletoras); b) Acumulador de energia (reservatório de água quente); c) Rede de distribuição.

Aquecimento com Energia Solar

Instalação dos coletores:• Há três arranjos possíveis para os coletores:

– Em paralelo aumenta o volume, mantém a temperatura

– Em série aumenta a temperatura. Exige circulação forçada.

– Em série/paralelo combinação dos dois anteriores.

Coletores em paralelo

Aumento da capacidade volumétrica de água quente. Temperatura não sofre variação com aumento ou redução de coletores.

Coletores em série

Há necessidade de bombeamento.

A temperatura aumenta ao passar por cada coletor.

Coletores em série paralelo

Combinação de ganhos de volume e temperatura

Esquema básico de instalação de coletores sem bombeamento

Dimensionamentos• Os mesmos parâmetros da água fria são

especificados para a distribuição de água quente:– Pressão máxima: 400 KPa.– Pressão dinâmica mínima: 5 KPa– Velocidade máxima: 3 m/s– Perdas de carga: mesma tabela da água fria para

acessório, mas a perda unitária é levemente menor.

 Para tubos de cobre/cpvc

Bombeamento de água quente

Mesmos critérios de cálculo que para a água fria, porém, especial atenção deve ser dada à altura de sucção, pois, a água quente está mais propensa a evaporar e provocar o fenômeno da cavitação.

Cavitação

Fenômeno decorrente da formação de bolhas na sucção e posterior colapso destas na região das pás da bomba.As bolhas são formadas quando a pressão de sucção atinge valores inferiores à pressão de vapor.

Cavitação é a erosão dos componentes de um sistema hidráulico (rotores, tubulação de sucção), causados pelo colapso de pequenas bolhas de vapor do fluído, formadas nas zonas de baixa pressão contra a superfície destes componentes.

Mecanismo da cavitação

Pressões de vapor e densidades da águaTemperatur

a (°C)

Pressão de vapor Massa específica (kg/m³)kPa mca

15 1,71 0,17 99920 2,34 0,24 99825 3,17 0,32 99730 4,25 0,43 99635 5,63 0,57 99440 7,38 0,75 99245 9,52 0,97 99050 12,27 1,25 96855 15,67 1,60 98660 19,84 2,02 98365 24,92 2,54 98170 31,08 3,17 97875 38,47 3,92 97580 47,28 4,82 97285 57,73 5,88 96990 70,05 7,14 96595 84,49 8,61 962

100 101,33 10,33 958105 120,80 12,31 955110 143,33 14,61 951115 169,19 17,25 947120 198,79 20,26 943

NPSHÉ altura positiva líquida de sucção ( Net Positive Suction Head ), é a altura diretamente ligada ao estudo da cavitação. A determinação das condições de cavitação de uma instalação de bombeamento dependem do NPSH disponível (que depende da instalação) e o NPSH requerido (característico da bomba)

Para que não ocorra cavitação deveremos ter :

NPSHrequerido é fornecido pelo fabricante da bomba.

NPSHDISPONÍVEL

É característico do sistema de bombeamento e definido. Corresponde à energia de entrada do fluido. Definido por:

= 9,8 mca = pressão atmosférica em altura manométrica

= altura geométrica de aspiração (sucção). = perda de carga na aspiração (sucção) = pressão de vapor, em altura manométrica.

Onde :

Hb : pressão atmosférica absoluta (reservatório aberto)

ha: altura estática de sucção

Ja : perda de carga na sucção

hv : pressão de vapor do líquido à temperatura de operação da instalação, em mca

Curva característica de NPSH

• Além da curva H x Q, os fabricantes fornecem as curvas de NPSHrequerido de suas bombas.

Isolamento das tubulações

• Tubulações de cpvc, pex e pp dispensam materiais isolantes, pois possuem baixos coeficientes de condução térmica, a não ser que seja as distâncias sejam relativamente longas e/ou estejam submetidos a correntes de ar frio.

• Tubulações metálicas são isoladas com materiais como lã de vidro, lã de rocha, cortiça, isopor etc.

Dilatação Térmica

Devido à dilatação dos materiais com os quais são fabricados os tubos para condução de água quente, alguns cuidados devem ser tomados: • Evitar a aderência da tubulação com a estrutura; • A tubulação deve poder se expandir livremente; • Em trechos longos e retilíneos deve-se usar

cavaletes, liras ou juntas de dilatação especiais que permitam a dilatação.