Projeto Final

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Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais - Unidade Coração Eucarístico
Instituto Politécnico da Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais
Engenharia Mecânica
Unidade de Bombeamento Residencial
Discente: Cristian Soares Lapertosa
Izabele Oliveira dos Santos
Lucas Kraisfeld Benevides de Lima
Pedro Henrique Galindo Albergaria Santos
Professor: Leandro Pires Gonçalves
Disciplina: Laboratório de Fluidomecânicos
Turma: 0762.1.02
Departamento de Engenharia Mecânica/Mecatrônica
Belo Horizonte, 26 de Novembro de 2021
Dados:
-Altura de Sucção: 2,5m
-Altura de Recalque: 15m
-Comprimento da Tubulação: 23m
-Material dos Componentes: PVC
-Componentes:
*1 Registro de Gaveta Aberto
*7 Joelhos de 90°
*1 Entrada de borda
*1 Saída de canalização
*1 Válvula de Pé e Crivo
Caixa d’agua de 1000 litros para encher em 30minutos
Figura 1 - Ilustração do Projeto
Cálculos:
Diâmetro da Tubulação de Recalque:
Utilizando um diâmetro comercial de ¾ de polegada para a tubulação de recalque e sabendo que o diâmetro do encanamento de sucção é escolhido adotando-se no mínimo uma bitola comercial de tubo, imediatamente acima da de recalque, tem-se que:
Diâmetro Comercial de Recalque: ¾ polegada (De = 19,05mm; Di = 16,180mm)
Diâmetro Comercial de Sucção: 1 polegada (De = 25,4mm; Di = 22,022mm)
Diâmetro interno da tubulação de recalque: 16,180mm = 0,016180m
Velocidade de Escoamento no Recalque:
Diâmetro interno da tubulação de sucção: 22,022mm = 0,022022m
Velocidade de Escoamento na Sucção:
Figura 2: Perdas de carga localizadas – equivalência em metros de tubulação de PVC rígido ou cobre
Perdas de Carga:
Recalque:
*1 Registro de Gaveta Aberto (3/4 pol.) = 0,2
*6 Joelhos de 90° (3/4 pol.) = 1,2 * 6 = 7,2
*1 Saída de canalização (3/4 pol.) = 0,9
Total = 8,3
Perda de Carga Distribuída:
Reynolds:
Como Reynolds > 4000, indica escoamento em regime turbulento. Sendo assim:
Rugosidade do PVC segundo a ABNT = 0,06mm 
Sendo assim:
Analisando o Ábaco de Moody têm-se como valor de f aproximadamente 0,03.
Sucção:
*1 Joelhos de 90° (1 pol.) = 1,5
*1 Entrada de borda (1 pol.) = 1,2
*1 Válvula de Pé e Crivo (1pol.) = 13,3
Total = 16
Perda de Carga Distribuída:
Reynolds:
Como Reynolds > 4000, indica escoamento em regime turbulento. Sendo assim:
Rugosidade do PVC segundo a ABNT = 0,06mm 
Sendo assim:
Analisando o Ábaco de Moody têm-se como valor de f aproximadamente 0,03.
Altura Manométrica:
Potência da Bomba:
Sendo assim:
Momento de torção:
Logo:
Aplicando a margem de segurança de 50%:
Utilizará assim uma bomba de 1/2 (0,5) CV. (Bomba de água centrifuga 0,5 CV (1/2) Monofásica BCR-2010 SCHNEIDER)
Cálculo do NPSH Disponível e NPSH Requerido:
Considerando a temperatura da água a 20°C, tem-se:
Substituindo os valores:
Agora, basta analisar a curva característica da bomba para determinar o NPSHr.
Como > ,a bomba não cavitará.
Cálculo da Velocidade Específica:
Diâmetro do Eixo:
Momento de Torção:
Considerando , temos que:
Diâmetro do cubo (arbitrando como sendo 1,6 de ):
Velocidade da Água na Entrada do Rotor:
Diâmetro do Tubo de Sucção:
Substituindo os valores:
Logo:
O valor comercial mais próximo é de 40mm, sendo assim o novo valor de deve ser calculado.
Diâmetro Interno do Rotor (d1):
Sabendo que o diâmetro interno fica a critério do projetista e tendo em vista que é aconselhado que seu valor seja maior que o valor de , será fixado então o valor de: 
Diâmetro Externo do Rotor (d2):
Arbitrando e analisando as curvas do gráfico abaixo considerando bombas com palhetas diretrizes, obtém-se .
Calculando d2:
Substituindo os valores:
Para obter um bom rendimento a relação d1/d2 deve estar entre 1,7 e 2,3.
Determinação da Largura do Rotor à Entrada (b1):
Considerando , então:
Manipulando a equação temos que:
Substituindo os valores:
Determinação do Número de Palhetas do Rotor:
Arbitrando
Logo, analisando o gráfico obtém-se o valor de Z = 10.
Utilizando a fórmula para determinar Z a fim de comparação, têm-se:
Onde (para rotores fundidos)
Substituindo os valores:
Sendo assim, o número de palhetas será de 10.
Triângulo de Entrada:
Utilizando a Lei do Senos:
Logo:
Considerando espessura da palheta na entrada 
Velocidade :
Triângulo de Saída:
Considerando espessura da palheta na saída 
Velocidade :
Logo:
Achando :
Substituindo os valores:
Calculo da energia cedida ao fluido:
Substituindo:
Utilizando o gráfico abaixo para encontrar o valor de 
Utilizando a fórmula temos o valor de:
Calculando o restante dos parâmetros do triângulo de velocidade de saída:
Logo:
Determinação da Largura do Rotor a Saída (b2):
Logo:
Rendimento Total:
Logo:
Figura 3 - Curva H=f(Q)