SELE£â€£’O ECON£â€‌MICA DE UM SISTEMA DE BOMBEAMENTO EM SELE£â€£’O ECON£â€‌MICA DE UM SISTEMA DE BOMBEAMENTO

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  • SELEÇÃO ECONÔMICA DE UM SISTEMA DE BOMBEAMENTO EM

    UMA INDÚSTRIA QUÍMICA

    Matheus de Medeiros Dutra

    Projeto de Graduação apresentado ao Curso de

    Engenharia Mecânica da Escola Politécnica,

    Universidade Federal do Rio de Janeiro, como

    parte dos requisitos necessários à obtenção do

    título de Engenheiro.

    Orientador: Reinaldo de Falco

    Rio de Janeiro

    SETEMBRO de 2017

  • UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO

    Departamento de Engenharia Mecânica

    DEM/POLI/UFRJ

    SELEÇÃO ECONÔMICA DE UM SISTEMA DE BOMBEAMENTO EM

    UMA INDÚSTRIA QUÍMICA

    Matheus de Medeiros Dutra

    PROJETO FINAL SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO DEPARTAMENTO

    DE ENGENHARIA MECÂNICA DA ESCOLA POLITÉCNICA DA

    UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS

    REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE

    ENGENHEIRO MECÂNICO.

    Aprovado por:

    ________________________________________________

    Prof. Reinaldo De Falco

    ________________________________________________

    Prof. Fabio Luiz Zamberlan

    ________________________________________________

    Prof. Daniel Onofre de Almeida Cruz

    RIO DE JANEIRO, RJ – BRASIL

    SETEMBRO de 2017

  • iii

    Dutra, Matheus de Medeiros

    Seleção Econômica de um Sistema de Bombeamento em

    uma Indústria Química / Matheus de Medeiros Dutra. – Rio

    de Janeiro: UFRJ / Escola Politécnica, 2017.

    X, 77 p.: il.; 29,7 cm.

    Orientador: Reinaldo de Falco.

    Projeto de Graduação – UFRJ / Escola Politécnica /

    Curso de Engenharia Mecânica, 2017.

    Referências Bibliográficas: p. 76-77.

    1. Seleção de Bomba. 2. Redução de Custos. 3.

    Degradação do Hipoclorito de Sódio.

    I. De Falco, Reinaldo. II. Universidade Federal do Rio de

    Janeiro, Escola Politécnica, Curso de Engenharia Mecânica.

    III. Seleção Econômica de um Sistema de Bombeamento

    em uma Indústria Química.

  • iv

    Resumo do projeto de graduação apresentado ao DEM/UFRJ como parte dos requisitos

    necessários para obtenção do grau de Engenheiro Mecânico.

    SELEÇÃO ECONÔMICA DE UM SISTEMA DE BOMBEAMENTO EM

    UMA INDÚSTRIA QUÍMICA

    Matheus de Medeiros Dutra

    Setembro/2017

    Orientador: Reinaldo De Falco

    Curso: Engenharia Mecânica

    O presente trabalho tem como motivação proporcionar redução de custos em

    uma indústria química, o que pode ser atingido através do aumento da capacidade de

    armazenagem de um de seus principais insumos, o Hipoclorito de Sódio, para que assim

    seja possível diminuir o valor gasto com o transporte do mesmo.

    Primeiramente foi realizado um estudo da degradação do Hipoclorito de Sódio,

    dessa forma foi possível calcular a economia proporcionada pelo investimento em

    questão. Em seguida, o projeto aborda a seleção da bomba e tubulação que proporciona

    o menor custo, considerando tanto o investimento inicial quanto o custo operacional, o

    que foi feito através da comparação de diversas curvas de bomba com a curva do

    sistema para três combinações de diâmetros das linhas de sucção e descarga. Ao final,

    ainda foi elaborado um plano de investimentos para que o empreendimento possa ser

    executado de forma que proporcione um superávit no fluxo de caixa da empresa desde o

    primeiro momento.

    Palavras-chave: Seleção de Bomba, Hipoclorito de Sódio, Redução de Custos, Indústria

    Química.

  • v

    Abstract of Undergraduate Project presented to DEM/UFRJ as a partial fulfillment of

    the requirements for the degree of Engineer.

    ECONOMIC SELECTION OF A PUMPING SYSTEM IN A CHEMICAL

    PLANT

    Matheus de Medeiros Dutra

    September/2017

    Advisor: Reinaldo De Falco

    Couse: Mechanical Engineering

    The motivation for this project is to reduce costs in a chemical plant by

    increasing it’s storage capacity of an extensively used supply, the Sodium Hypochlorite,

    which will result in the downsize of transportation expenses.

    In order to achieve that, the project started with a study of the Sodium

    Hypochlorite decay, what allowed us to calculate the real economy that can be obtained

    with the investment. After that, we went through with the selection of a pumping system

    that is able minimize the inicial investment and also the operational cost. This was

    achieved by comparing different pump curves with the system curve for three

    combination of diameters of the suction and discharge pipes. At the end, the investment

    was analyzed and a plan that enabled proceding with the project without any loss since

    the begining of the investment was obtained.

    Keywords: Pump Selection, Sodium Hypochlorite, Cost Reduction, Chemical Plant.

  • vi

    Lista de Figuras

    Figura 1: Degradação do Hipoclorito de Sódio a 20° C. (Fonte: Unipar Carbocloro –

    Estabilidade e durabilidade do Hipoclorito de Sódio) ...................................................... 4

    Figura 2: Degradação do Hipoclorito de Sódio a 30° C. (Fonte: Unipar Carbocloro –

    Estabilidade e durabilidade do Hipoclorito de Sódio) ...................................................... 4

    Figura 3: Degradação do Hipoclorito de Sódio a 40° C. (Fonte: Unipar Carbocloro –

    Estabilidade e durabilidade do Hipoclorito de Sódio) ...................................................... 5

    Figura 4: Decomposição do Hipoclorito de Sódio para diferentes temperaturas ............. 5

    Figura 5: Redução de custos de acordo com o consumo mensal da matéria prima ....... 11

    Figura 6: Vista superior do primeiro piso – Montagem horizontal ................................ 16

    Figura 7: Vista superior do segundo piso – Montagem horizontal ................................ 16

    Figura 8: Vista frontal - Montagem horizontal ............................................................... 17

    Figura 9: Vista superior do primeiro piso – Montagem vertical .................................... 18

    Figura 10: Vista superior do segundo piso – Montagem vertical ................................... 18

    Figura 11: Vista frontal - Montagem vertical ................................................................. 19

    Figura 12: Ponto de otimização de custos. (Fonte: DE MATTOS, E.E., DE FALCO, R.,

    Bombas Industriais, 2a ED, Rio de Janeiro, Editora Interciência, 1998.) ....................... 20

    Figura 13: Diagrama de Moody. (Fonte:

    http://www.mspc.eng.br/fldetc/fluid_0550.shtml) ......................................................... 24

    Figura 14: Diagrama de fatores de correção para fluidos viscosos. . (Fonte: DE

    MATTOS, E.E., DE FALCO, R., Bombas Industriais, 2a ED, Rio de Janeiro, Editora

    Interciência, 1998.) ......................................................................................................... 25

    Figura 15: Efeitos da cavitação – Dano ao material. (Fonte:

    http://www.azprocede.fr/Cours_GC/pompe_cavitation.html) ....................................... 45

    Figura 16: Curvas do sistema para o caso 1 nas posições vertical e horizontal ............. 48

    Figura 17: Curvas do sistema para o caso 2 nas posições vertical e horizontal ............. 48

    Figura 18: Curvas do sistema para o caso 3 nas posições vertical e horizontal ............. 49

    Figura 19: Curvas dos sistemas em estudo ..................................................................... 49

    Figura 20: Curvas do sistema X Curvas da bomba Capua ............................................. 50

    Figura 21: Curvas do sistema X Curvas da bomba PH 1,5 ........................................... 52

    Figura 22: Curvas do sistema X Curvas da bomba PH 3,0 ............................................ 53

    Figura 23: Curvas do sistema X Curvas da bomba Pumping & Plumbing .................... 54

    Figura 24: Curvas do sistema X Curvas da bomba BTQ - 20 ........................................ 55

    Figura 25: Curvas do sistema X Curvas da bomba BTQ - 30 ........................................ 56

    Figura 26: Custo com o passar do tempo para os diferentes diâmetros de tubulação .... 62

    Figura 27: Superávit anual do investimento ................................................................... 64

    Figura 28: Diâmetro econômico recomendado para tubulações de sucção. (Fonte: DE

    MATTOS, E.E., DE FALCO, R., Bombas Industriais, 2a ED, Rio de Janeiro, Editora

    Interciência, 1998.) ......................................................................................................... 66

    Figura 29: Diâmetro econômico recomendado para tubulações de descarga. (Fonte: DE

    MATTOS, E.E., DE FALCO, R., Bombas Industriais, 2a ED, Rio de Janeiro, Editora

    Interciência, 1998.) ......................................................................................................... 66

  • vii

    Figura 30: Incremento causado por saídas e entradas. (Fonte: DE MATTOS, E.E., DE

    FALCO, R., Bombas Industriais,