EXERCICIO RECALQUE HIDRAULICO

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Exercícios 01 - Uma linha de recalque possui a seguinte configuração: - Na entrada uma válvula de pé com crivo, uma curva de raio longo 90°, um registro de gaveta e uma redução gradual, com um comprimento HIDRÁULICA de tubulação de 5,50m de ferro fundido (f=0,018) de diâmetro de 75mm, depois de passar por um conjunto moto-bomba temos uma ampliação gradual uma válvula de retenção um registro de gaveta e um joelho 90°, com um comprimento de tubulação de 25m de ferro Prof. Helton Rogério Mazzer fundido (f=0,018) de diâmetro 75mm. Sabendo que o desnível entre a entrada de água e a saída é de 25m. Pede-se qual a pressão necessária para que esse recalque consiga encher um reservatório? Utilizar velocidade máxima de 4,0m/s Valores aproximados de k (perdas localizadas) Joelho Peça K Peça K Conduto de recalque Ampliação gradual 0,30 Junção 0,40 Bocais 2,75 Medidor Venturi 2,50 Painel de corrando com Comporta Aberta 1,00 Redução gradual 0,15 Registro inversor de Controlador de vazão 2,50 Saída de canalização 1,0 Valvula de retenção Cotovelo de passagem direta 0,60 Cotovelo de 0,40 Tê, saída de lado 1,30 saída bi-lateralPara perda de carga localizada teremos: Para a perda de carga distribuída teremos: Antes do conjunto Moto Bomba (sucção) No trecho de sucção, K = 1,077m = 2,653 m No trecho de recalque, Depois do conjunto Moto Bomba (recalque) = K = 0,30+2,50+0,20+0,90 = 3,90 Sabendo que Ah=25m = Pressão na bomba = 2,653 + 3,183 + 1,077 + 4,898 + 25 = 36,811m 02 - Uma estação elevatória recalca de água através de uma Resolução canalização antiga de aço, de 500mm de diâmetro e 1600m de Q = 220L/s ou v=Q/A extensão. Estimar a economia mensal de energia elétrica que será feita, quando essa canalização antiga (f=0,037), for substituída por uma nova, D ou 0,5m novo v=0,22/0,1963 de aço com revestimento interno especial(f=0,019) A = A potencia em W gasta em função da carga hidráulica tem a fórmula: Com o tubo antigo, P = Q X hf x0,736/75 Obs.: A vazão deve ser utilizada nesta fórmula em L/s levar em consideração o rendimento máximo de 70% da bomba Com o tubo novo, o custo da energia elétrica é de R$0,10 por KW hf=0,019 = 3,89m A diferença de perda de carga é de 7,58 - 3,89 = 3,69mA potência necessária para impulsionar essa perda de carga na teoria 03 Uma canalização de ferro dúctil com 1800m (f = 0,022)de é dada pela fórmula: comprimento e 300mm de diâmetro esta descarregando em um reservatório, 60L/s. Qual deve ser o desnível máximo, entre o 75 reservatório elevado e o conjunto moto bomba, para que uma bomba Onde é dado em e Pem KW que gere 20m.c.a. de pressão P = = 7,96KW 75 Como o rendimento na prática é de então devemos aumentar a potência para que com 70% atinja os 7,96KW, assim: 1 = = 11,38KW 0,70 Como o custo por Kw X hora é de iremos economizar em 1 dia= 11.38 24 = R$27,31; em um mês = R$819,40; em um ano = Resolução Até agora os cálculos para perda de carga foram separados em perda Q = 60L/s ou 0,06 de carga distribuída e perda de carga localizada, cada uma delas tendo um f=0,022 v=Q/A valor de perda que, quando somadas nos davam o valor da perda de carga D 300mm ou 0,3m Pbomba=20m.c.a total de uma instalação. o problema é que nem sempre as tubulações tem o mesmo A 0,8488m/s do inicio ao fim, ainda mais quando existe uma distribuição a ser feita ao longo dos trechos. Ah=? Outra questão é que no calculo de perda de carga localizada o diâmetro não tem influencia direta nos cálculos, e isso se torna menos preciso a cada mudança de diâmetros. As fórmulas modernas, trabalham com um conceito de perda de carga distribuída durante todo o trajeto, e transforma as perdas de carga A pressão disponível para a bomba é de 20 m.c.a. se a perda de carg na localizadas em trechos equivalentes (comprimentos equivalentes), dessa forma podemos calcular a perda de carga em uma instalação somando os tubulação é de 4,85m.c.a. teremos: comprimentos ( equivalente e tubulação) e depois multiplicando por uma perda de carga unitária. Ah=15,15mREGISTRO Matematicamente, podemos L tub conexão & & 8 A escrever: Ltub + 1.1 2.3 0.3 0.9 0.8 8.1 2.5 3.6 0.1 0.5 0.5 0.3 0.8 2.4 2.4 1,0 0.9 9.5 2.7 4.1 6.1 Dessa maneira cada peça e 0.7 0.6 0,4 0,9 0.5 1,2 1.3 13,3 3.8 5.8 15.0 0.3 8.4 2.0 0.7 0.5 4.6 0.6 1.4 15.5 4.9 7.4 22.0 0,4 10.5 cada diâmetro terão valores 3.2 1,2 0,6 2,2 7,3 7.3 1,0 9.1 35.8 0.7 diferentes e vão interferir de 1,5 1,3 0,7 2,3 7,6 7.6 2.8 3.3 7.1 37.9 0.8 18.5 1,4 0,8 2,4 7,8 1,6 25.0 12.5 0.9 19.0 formas diferentes no cálculo de 3.9 1.8 1.5 0.9 2.5 8.0 2.0 3,7 14,2 0.9 tub 4.3 1,0 2,6 8,3 8,3 4.0 3,9 10.4 16.0 42.3 1.0 22.1 perda de carga. 4.9 2.4 1,9 1,1 10,0 2.5 5.0 4.9 12.5 19.2 50.9 26.2 160 150 1,2 11,1 11,1 2,8 5,5 13.9 56.7 EXTERNO ou DIAMETRO NOMINAL INTERNO DE FERRO FUNDIDO E ACO , Equivalentes (Em Metros Canalização Desta maneira o que as fórmulas modernas nos apresentam é um cálculo de perda de carga por metro, ou A chamada de perda de carga unitária (m.c.a./m, ou kPa/m), denominada 8.2 3,2 A perda de carga total passa a ser a multiplicação da 13,4 perda de carga unitária, pelo comprimento total da tubulação 1,3 (comprimento equivalente + comprimento do tubo) 2.2 9,7 3.2 17.0 23,0 4,0 2.7 4.0 10,0 10,0 As fórmulas que mais se utilizam desta metodologia são: 5.5 16,0 7,2 11.0 7.3 22.0FLAMANT FAIR-WHIPLE-HSIAO (Norma 5626/98) 4 Q1,88 d-4,88 Onde D é o diâmetro em m, para tubos rugosos ( aço carbono, galvanizado ou não) Ju é a perda de carga em m.c.a./m é a velocidade de fluxo em m/s b é o coeficiente de rugosidade que depende do tipo e idade da para tubos lisos (tubos de polímeros, cobre ou liga de cobre) tubulação b = 0,00023 para canos de ferro ou aço usados Onde: b = 0,000185 para canos de ferro e aço novos Ju é a perda de carga unitária, em Kpa/m b = 0,000140 para canos de chumbo Q é a vazão em L/s b : 0,000130 para canos de cobre d é o diâmetro interno do tubo em mm b = 0,000120 para canos de PVC HAZEN-WILLIAMS Ju = Onde: Q é a vazão em D é o diâmetro em m Ju é a perda de carga unitária (m/m) é o coeficiente adimensional que depende da natureza(material e estado) das paredes dos tubos. Valores de C (tubos novos) 140 Cobre 140 PVC 125 - Aço Galvanizado e Ferro Fundido