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Quinta aula 11/03/2008

Quinta aula

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Quinta aula. 11/03/2008. Dimensionamento da tubulação. - PowerPoint PPT Presentation

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Quinta aula

11/03/2008

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Dimensionamento da tubulação

Em função do fluido a ser transportado e da sua temperatura de escoamento, procura-se estabelecer o material da tubulação.Apresenta-se a seguir uma tabela que pode nos auxiliar na escolha do diâmetro, porém deixa-se claro que:

1 → dependendo da aplicação, considera-se outros fatores;2 → os tubos de PVC hoje ganham espaço nas aplicações industriais;3 → o objetivo deste trabalho é ser uma referência bibliográfica básica, o que equivale dizer que outras fontes devem ser consultadas;4 → a tabela 7.1, além de fornecer a faixa de velocidade recomendada, que é denominada de velocidade econômica, menciona o material da tubulação mais empregado.

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Por outro lado, sabe-se que para o escoamento de gás

perfeito até cerca de 75 m/s o escoamento é

considerado como incompressível, daí a tabela

7.2.

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Após o preestabelecimento do material e da velocidade econômica, calcula-se o

diâmetro da tubulação após a bomba como mostrado a

seguir.

s/mvs

mQ

mDvQ

D

DvAvQ

3

2

4

4

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Através do diâmetro calculado, consultando uma tabela

normalizada, especifica-se o diâmetro nominal para a tubulação após a bomba.

Importante notar que o diâmetro de referência estará entre dois diâmetros

comerciais. Se a instalação for considerada pequena, adota-se o diâmetro comercial

maior e se a instalação for grande adota-se o diâmetro comercial menor, isto dentro de certas limitações estabelecidas pelo valor

da perda de carga.

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Nota: considera-se instalação pequena aquela que tem o custo da bomba + custo do motor elétrico +

custo de operação mais significativo que o custo dos

tubos + acessórios hidráulicos.

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Dependendo da fonte de consulta encontra-se certas variações das velocidades

econômicas, para ilustrar o mencionado é apresentado a tabela 7.3  as velocidades

recomendadas pela Alvenius Equipamentos Tubulares S/A e na tabela 7.4 e no gráfico

7.1 os valores recomendados pela Companhia Sulzer e que foram extraídos do

manual – Fundamentos hidráulicos para instalaciones con bombas centrífugas –

Sulzer Frères, Société Anonyme, Winterthur, Suiza.

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Uma outra forma de determinar o diâmetro, que é válida para

instalações que não funcionam continuamente (instalações em

edifícios) é a fórmula de Forscheimmer, que apresentada a

seguir:

Onde:Der = diâmetro econômico para o recalque (m)Q = vazão desejada (m3/s)n = número de horas/dia de funcionamento das bombas.

Qn

,Der 424

31

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Com (Der) na tabela normalizada de tubos, especifica-se o diâmetro de recalque comercial.

A tubulação antes da bomba deve ter um diâmetro comercial acima.

Nota: Já que existe mais de uma possibilidade para a escolha do diâmetro de recalque e como hoje, podemos recorrer as máquinas programáveis é comum efetuar-se um estudo econômico para a

escolha do diâmetro mais adequado.

Imagina-se que em um dado projeto, tem-se a possibilidade de recorrer aos diâmetros D1, D2, D3 e

D4.Para especificar o diâmetro adequado, pode-s executar um estudo econômico como mostra a

tabela 7.5.

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D1 D2 D3 D4

Custo do tubo/m

Custo total

Velocidade média (m/s)

Perda de carga (m)

Altura manométrica (m)

Potência consumida (kw)

Custo mensal de energia

Escolha do diâmetro adequado

Tabela 7.5

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Mais informações consultar:

http://www.escoladavida.eng.br/mecfluquimica/sexta_aula.htm

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Exemplo

Considerando o escoamento da salmoura com uma vazão de 0,5 l/s, especifique o diâmetro para a tubulação de aço de espessura 160

Dado: instalação considerada grande

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Para a salmoura na tabela 7.1 tem-se velocidade econômica igual a

1,2 m/s

mm,,

,Dref 0231000

21

10504 3

Consultando a norma ANSI B36.10 e B36.19, tem-se que:

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Pelo fato da tubulação ser considerada grande adota-se

para a tubulação após a bomba igual a 1” e para a

tubulação antes da bomba "411

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Cavitação

Para a compreensão do fenômeno de cavitação considera-se o trecho da instalação

representado a seguir, onde objetiva-se determinar a pressão na entrada da bomba.

B

PHR(0)

(e)ze

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Aplicando-se a equação da energia de (o) a (e) resulta:

2

22

22 aBaBH

aBaB

eee

Ag

QD

LeqLf

gv

zp

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Através da temperatura de escoamento do fluido,

determina-se a pressão de vapor, que representa a

pressão que para a temperatura do escoamento tem-se a mudança, total ou

parcial, de líquido para vapor.

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Se a peabs (pe + patm) for menor ou igual a pvapor ,

tem-se na própria temperatura do

escoamento, o fenômeno de evaporação, total ou parcial,

do fluido, fenômeno denominado de cavitação.

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Notas:

1. O fenômeno de cavitação observado na entrada da bomba é denominado de supercavitação e é considerado um erro grosseiro do projetista.

2. A pressão na entrada da bomba não representa o ponto de menor pressão do escoamento, este ocorre no interior do corpo da bomba, o que equivale a dizer que o fato de não ocorrer a cavitação na entrada da bomba não é condição necessária e suficiente para não se ter o fenômeno de cavitação.

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O fenômeno de cavitação geralmente propicia os seguintes

problemas:

1. erosão2. vibrações3. diminuição do rendimento4. diminuição do tempo vida da

bomba

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Para tentar evitá-lo deve-se pensar em aumentar a pressão de entrada da

bomba, ou seja:

1. a cota da entrada deve-se ser a menor possível, ou até mesmo negativa, bomba afogada;

2. o comprimento da tubulação antes da bomba deve ser o menor possível;

3. na tubulação antes da bomba utiliza-se as singularidades estritamente necessárias;

4. adota-se o diâmetro antes da bomba um diâmetro imediatamente superior ao diâmetro dimensionado para a tubulação após a bomba.

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Para mais informações e estudos, inclusive de testes propostos, visite o

sítio:http://www.escoladavida.eng.br/mecfluquimica/supercavitacao.htm