Equipamentos Mecânicos Industriais - Dimensionamento de tubulação

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Capa
	DISCIPLINA: EQUIPAMENTOS MECÂNICOS E INDUSTRIAIS
	PROFESSOR M.Sc. JOSÉ FABIO A. DE ANDRADE
	COMPONENTES:
	BRUNO MARTINS MARQUES
	CARLOS HENRIQUE SOUZA LIMA JÚNIOR
	DANILO SILVA SANTOS
	MARCELO EYNG MEIRELLES JÚNIOR
	PAULO VINICIUS LIMA DE SIQUEIRA TRINDADE
	VINÍCIUS LEÃO DE CARVALHO CUNHA DO AMARAL
Recalque
	Passo 1:	Encontrar a carga total J (m) para o recalque a partir da diferença entre as cargas nos pontos 2 e 1.
	Altura	m	Cotas	psig	kgf/m2	kgf/cm2	Peso específco	Kg/m³
	Alto	H1	45.5	P1	220	154672.57	15.4673	Ylíquido	1500
	Baixo	H2	0.5	P2	200	140611.43	14.0611	Yaço	7800
	J1	148.6150466667	m
	J2	94.2409533333	m
	Jadmissivel 	54.3740933333	m
	Passo 2:	Somatório dos comprimentos das tubulações equivalentes com o comprimento das tubulações.
	L	VALOR UNITÁRIO (m)	QUANTIDADE (unid)	VALOR TOTAL (m)
	L1	16	1	16
	L2	30	1	30
	L3	45	1	45
	L4	5	1	5
	L5	5	1	5
	L6	5	1	5
	LRG	0.4	1	0.4
	LVR 	6.4	2	12.8
	LCURVA	0.9	3	2.7
	LSAÍDA	1.5	1	1.5
	LTOTAL	123.4
	Passo 3: 	Adotar Dn = 2" (Estimativa)
	PARA AÇO-CAROBONO (peso teórico em kg/m)
	DIÂMETRO EXTERNO	SCH 5	SCH 10	SCH 40 - STD	SCH 80
	POLEGADAS	MILÍMETROS	PAREDE	PESO	Dint	PAREDE	PESO	Dint	PAREDE	PESO	Dint	PAREDE	PESO	Dint
	2 1/9	60.33	2.11	2.42	56.11	2.77	3.98	54.79	3.91	5.53	52.51	5.54	7.58	49.25
	Passo 4:	Cálculo da espessura da parede
	P 	15.4673	Kgf/cm²
	D 	60.33	mm
	E
	Y	0.4
	C	1.2	mm
	Sh	1370.25	Kgf/cm²
	t	76.6125	mm
	Passo 5:	Determinação do SCH 
	SCH	5
	Passo 6: 	Definir o tipo de escoamento
	Q	100	m³/h
	A	0.0024727	m²
	V	40441.6220053219	m/h
	d	0.05611	m
	ѵ	1.98	m²/h
	Rn	1146.0502074336	Escoamento laminar
	Passo 7:	Definir o J
	ѵ	0.00055	m²/s
	g	9.81	m/s²
	V	11.2337838904	m/s
	J	789.958629379	m
	J	789.958629379	m
	Jadmissivel 	54.3740933333	m
	O diâmetro estimado está insuficiênte. 
	Passo 8:	Repetir as etapas de 3 a 7 para determinar o diâmetro da tubulação que satisfaça as condições de processo.
	Passo 9: 	Adotar Dn = 4" (Estimativa)
	PARA AÇO-CAROBONO (peso teórico em kg/m)
	DIÂMETRO EXTERNO	SCH 5	SCH 10	SCH 40 - STD	SCH 80
	POLEGADAS	MILÍMETROS	PAREDE	PESO	Dint	PAREDE	PESO	Dint	PAREDE	PESO	Dint	PAREDE	PESO	Dint
	4	114.3	2.11	5.83	110.08	3.05	8.35	108.2	6.02	16.3	102.26	8.56	22.62	97.18
	Passo 10:	Cálculo da espessura da parede
	P 	15.4673	Kgf/cm²
	D 	114.3	mm
	E
	Y	0.4
	C	1.2	mm
	Sh	1370.25	Kgf/cm²
	t	144.0750	mm
	Passo 11: 	Determinação do SCH
	SCH	5
	Passo 12: 	Definir o tipo de escoamento
	Q	100	m³/h
	A	0.0095171681	m²
	V	10507.3273163437	m/h
	d	0.11008	m
	ѵ	1.98	m²/h
	Rn	584.164944941	Escoamento laminar
	Passo 13:	Definir o J
	ѵ	0.00055	m²/s
	g	9.81	m/s²
	V	2.9187020323	m/s
	J	53.3251074057	m
	J	53.3251074057	m	J%	1.9292016903
	Jadmissivel 	54.3740933333	m
	O diâmetro estimado está suficiênte, porém não dentro dos 10% a mais desejados
	Passo 14:	Repetir as etapas de 3 a 7 para determinar o diâmetro da tubulação que satisfaça as condições de processo.
	Passo 15: 	Adotar Dn = 5" (Estimativa)
	PARA AÇO-CAROBONO (peso teórico em kg/m)
	DIÂMETRO EXTERNO	SCH 5	SCH 10	SCH 40 - STD	SCH 80
	POLEGADAS	MILÍMETROS	PAREDE	PESO	Dint	PAREDE	PESO	Dint	PAREDE	PESO	Dint	PAREDE	PESO	Dint
	5	141.3	2.77	9.45	135.76	3.4	11.6	134.5	6.55	22.09	128.2	9.53	31.38	122.24
	Passo 16:	Cálculo da espessura da parede
	P 	15.4673	Kgf/cm²
	D 	141.3	mm
	E
	Y	0.4
	C	1.2	mm
	Sh	1370.25	Kgf/cm²
	t	177.8250	mm
	Passo 17: 	Determinação do SCH. 
	SCH	5
	Passo 18: 	Definir o tipo de escoamento
	Q	100	m³/h
	A	0.0144755327	m²
	V	6908.2086224849	m/h
	d	0.13576	m
	ѵ	1.98	m²/h
	Rn	473.6658598932	Escoamento laminar
	Passo 19: 	Definir o J
	ѵ	0.00055	m²/s
	g	9.81	m/s²
	V	1.9189468396	m/s
	J	23.050380838	m
	J	23.050380838	m	J%	57.6077881488
	Jadmissivel 	54.3740933333	m
	O diâmetro estimado está superdimensionado, entretanto é aconselhavel aumentar o SCH para 40, dessa forma poderá ser alcançado o melhor valor possível
	Passo 20:	Repetir as etapas de 3 a 6 para determinar o diâmetro da tubulação que satisfaça as condições de processo.
	Passo 21: 	Adotar Dn = 5" SCH 40 (Estimativa)
	PARA AÇO-CAROBONO (peso teórico em kg/m)
	DIÂMETRO EXTERNO	SCH 5	SCH 10	SCH 40 - STD	SCH 80
	POLEGADAS	MILÍMETROS	PAREDE	PESO	Dint	PAREDE	PESO	Dint	PAREDE	PESO	Dint	PAREDE	PESO	Dint
	5	141.3	2.77	9.45	135.76	3.4	11.6	134.5	6.55	22.09	128.2	9.53	31.38	122.24
	Passo 22:	Cálculo da espessura da parede
	Passo 23: 	Determinação do SCH. 
	SCH	5
	Passo 24: 	Definir o tipo de escoamento
	Q	100	m³/h
	A	0.0129082375	m²
	V	7746.9910226697	m/h
	d	0.1282	m
	ѵ	1.98	m²/h
	Rn	501.5981056092	Escoamento laminar
	Passo 25: 	Definir o J
	ѵ	0.00055	m²/s
	g	9.81	m/s²
	V	1.9189468396	m/s
	J	25.8491170692	m
	J	25.8491170692	m	J%	52.4606012081
	Jadmissivel 	54.3740933333	m
	O diâmetro estimado está superdimensionado, entretanto essa dentre as outras é a melhor opção
	CUSTO
	Passo 26: 	Cálculo do custo para o recalque.
	VALOR REAL (m)	VALOR APROXIMADO DE CADA 6m (m)
	Comprimento total	106	108
	Peso(Kg/m)	22.09
	Comprimento da linha(m)	108
	Custo aço (R$/Kg)	2.5
	Preço Recalque (R$)	R$ 5,964.30
	Mesmo sendo mais caro dentro dos dados utilizar o SCH 40 ou invés do SCH 5, em um caso prático, por ser o valor standard, o SCH 40 é mais fácil de ser encontrado, por ser mais comumente produzido e dessa forma mais barato
	FLEXIBILIDADE
	Passo 27: 	Cálculo da dilatação
	T (°C)	230
	mm/m	m/m
	e	2.67	0.00267
	Lado	Direção	Sentido	L(m)	Dilatação (m)	L³(m³)
	L1	X	+	16	0.04272	4096
	L2	Y	+	30	0.0801	27000
	L3	X	+	45	0.12015	91125
	L4	Y	+	5	0.01335	125
	L5	Y	+	5	0.01335	125
	L6	Y	+	5	0.01335	125
	∑Lx³ (m³)	95221
	∑Ly³ (m³)	27375
	∑Lx³ + ∑Ly³ (m³)	122596
	∆x (m)	0.16287
	∆y (m)	0.12015
	Passo 28: 	Cálculo das flechas
	δL1y (m)	0.0051683389
	δL2x (m)	0.1606389041
	δL3y (m)	0.1149816611
	δL4x (m)	0.0007436986
	δL5x (m)	0.0007436986
	δL6x (m)	0.0007436986
	Passo 29:	 Cálculo da tensão admissível
	f	1
	Kgf/cm²
	Sh	1370.25
	Kgf/cm²
	Sc	1406
	Kgf/cm²
	Tensão admissível	2100.0625
	Passo 30: 	Calculo das tensões maxímas para cada lado
	m	mm
	D externo (m)	0.1413	141.3
	kgf/cm2
	Ec (módulo de elasticidade do material)	2000000
	Lado L1	SL1y	17.1160848972	kgf/cm2	Tem flexibilidade
	Lado L2	SL2x	151.3218476712	kgf/cm2	Tem flexibilidade
	Lado L3	SL3y	48.1389887735	kgf/cm2	Tem flexibilidade
	Lado L4	SL4x	25.2203079452	kgf/cm2	Tem flexibilidade
	Lado L5	SL4x	25.2203079452	kgf/cm2	Tem flexibilidade
	Lado L6	SL4x	25.2203079452	kgf/cm2	Tem flexibilidade
Sucção
	Passo 1: 	Encontrar a carga total J (m) para a sucção.
	Altura	m	Cotas	psig	kgf/m2	kgf/cm2	Peso específco	Kg/m³	NPSH (m)	5
	H3	35	Pv	0.458	322	0.0322	Ylíquido	1500
	P3	14.6959	10332	1.0332	Yaço	7800
	Jadmissivel 	36.6733	m
	Passo 2:	Somatório dos comprimentos das tubulações equivalentes com o comprimento das tubulações.
	L	VALOR UNITÁRIO (m)	QUANTIDADE (unid)	VALOR TOTAL (m)
	L7	20	1	20
	L8	35	1	35
	LVP 	18.3	1	18.3
	LCURVA	1.2	1	1.2
	LTOTAL	74.5
	Passo 3: 	Adotar Dn = 8" (Estimativa)
	PARA AÇO-CAROBONO (peso teórico em kg/m)
	DIÂMETRO EXTERNO	SCH 5	SCH 10	SCH 40 - STD	SCH 80
	POLEGADAS	MILÍMETROS	PAREDE	PESO	Dint	PAREDE	PESO	Dint	PAREDE	PESO	Dint	PAREDE	PESO	Dint
	8	219.08	2.77	14.8	213.54	3.76	19.9	211.56	8.18	42.97	202.72	12.7	64.57	193.68
	Passo 4:	Cálculo da espessura da parede
	P 	1.0332	Kgf/cm²
	D 	219.08	mm
	E
	Y	0.4
	C	1.2	mm
	Sh	1370.25	Kgf/cm²
	t	275.0500	mm
	Passo 5: 	Determinação do SCH
	SCH	5
	Passo 6: 	Definir o tipo de escoamento
	Q	100	m³/h
	A	0.035813715	m²
	V	2792.2263828846	m/h
	d	0.21354	m
	ѵ	1.98	m²/h
	Rn	301.1373847481	Escoamento laminar
	Passo 7: 	Definir o J
	ѵ	0.00055	m²/s
	g	9.81	m/s²
	V	0.7756184397	m/s
	J	2.273471854	m
	J	2.273471854	m	J%	93.8007493528
	Jadmissivel
36.6733	m
	O diâmetro estimado está superdimensionado.
	Passo 8:	Repetir as etapas de 3 a 7 para determinar o diâmetro da tubulação que satisfaça as condições de processo.
	Passo 9: 	Adotar Dn = 6" (Estimativa)
	PARA AÇO-CAROBONO (peso teórico em kg/m)
	DIÂMETRO EXTERNO	SCH 5	SCH 10	SCH 40 - STD	SCH 80
	POLEGADAS	MILÍMETROS	PAREDE	PESO	Dint	PAREDE	PESO	Dint	PAREDE	PESO	Dint	PAREDE	PESO	Dint
	6	168.28	2.77	11.3	162.74	3.4	13.8	161.48	7.11	28.65	154.06	10.97	43.1	146.34
	Passo 10:	Cálculo da espessura da parede
	P 	1.0332	Kgf/cm²
	D 	168.28	mm
	E
	Y	0.4
	C	1.2	mm
	Sh	1370.25	Kgf/cm²
	t	211.5500	mm
	Passo 11: 	Determinação do SCH
	SCH	5
	Passo 12: 	Definir o tipo de escoamento
	Q	100	m³/h
	A	0.0208007752	m²
	V	4807.5131379089	m/h
	d	0.16274	m
	ѵ	1.98	m²/h
	Rn	395.1387313451	Escoamento laminar
	Passo 13: 	Definir o J
	ѵ	0.00055	m²/s
	g	9.81	m/s²
	V	1.3354203161	m/s
	J	6.739525003	m
	J	6.739525003	m	J%	81.6228185703
	Jadmissivel 	36.6733	m
	O diâmetro estimado está superdimensionado, porém é convencional que a tubulação de recalque seja menor que a tubulação de sucção por isso a melhor opção é aumentar o número do SCh ao invés de diminuir o tamanho da tubulação
	Passo 14:	Repetir as etapas de 3 a 7 para determinar o diâmetro da tubulação que satisfaça as condições de processo.
	Passo 15: 	Adotar Dn = 6" SCH 40 (Estimativa)
	PARA AÇO-CAROBONO (peso teórico em kg/m)
	DIÂMETRO EXTERNO	SCH 5	SCH 10	SCH 40 - STD	SCH 80
	POLEGADAS	MILÍMETROS	PAREDE	PESO	Dint	PAREDE	PESO	Dint	PAREDE	PESO	Dint	PAREDE	PESO	Dint
	6	168.28	2.77	11.3	162.74	3.4	13.8	161.48	7.11	28.65	154.06	10.97	43.1	146.34
	Passo 16: 	Definir o tipo de escoamento
	Q	100	m³/h
	A	0.0186410634	m²
	V	5364.5008200398	m/h
	d	0.15406	m
	ѵ	1.98	m²/h
	Rn	417.4015133007	Escoamento laminar
	Passo 17: 	Definir o J
	ѵ	0.00055	m²/s
	g	9.81	m/s²
	V	1.4901391167	m/s
	J	8.3916422599	m
	J	8.3916422599	m	J%	77.117863316
	Jadmissivel 	36.6733	m
	O diâmetro estimado está subdimensionado, porém é a escolha mais viavél já que a tubulação de sucção tem que ser maior que a tubulaçõa de recalque
	CUSTO
	Passo 18: 	Cálculo do custo para o recalque.
	VALOR REAL (m)	VALOR APROXIMADO DE CADA 6m (m)
	Comprimento total	55	60
	Peso(Kg/m)	28.65
	Comprimento da linha(m)	60
	Custo aço (R$/Kg)	2.5
	Preço Recalque (R$)	R$ 4,297.50
	 	Apesar de mesmo tendo escolhido o SCH 40 em relação ao SCH 5, que sairia teoricamente mais barato, o SHC 40 é mais fácil de ser encontrado e numa situação real representa menor custo por ser o dimensionamento padrão. 
	FLEXIBILIDADE
	Passo 19: 	Cálculo da dilatação.
	T (°C)	230
	mm/m	m/m
	e	2.67	0.00267
	Lado	Direção	Sentido	L(m)	Dilatação (m)	L³(m³)
	L7	X	+	20	0.0534	8000
	L8	Y	+	35	0.09345	42875
	∑Lx³ (m³)	8000
	∑Ly³ (m³)	42875
	∑Lx³ + ∑Ly³ (m³)	50875
	∆x (m)	0.0534
	∆y (m)	0.09345
	Passo 20: 	Cálculo das flechas.
	δL7y (m)	0.09345
	δL8x (m)	0.0534
	Passo 21:	 Cálculo da tensão admissível
	f	1
	Kgf/cm²
	Sh	1370.25
	Kgf/cm²
	Sc	1406
	Kgf/cm²
	Tensão admissível	2100.0625
	Passo 24: 	Calculo das tensões maxímas para cada lado
	m	mm
	D externo (m)	0.15406	154.06
	kgf/cm2
	Ec (módulo de elasticidade do material)	2000000
	Lado L7	SL1y	215.953605	kgf/cm2	Tem flexibilidade
	Lado L8	SL2x	40.2945502041	kgf/cm2	Tem flexibilidade