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FENÔMENOS DE TRANSPORTES I FILIPE LACERDA AMORIM JOYCE SILVA MIRANDA LUMA LUYSE DE FREITAS CÉZAR PROJETO CONCEITUAL DE UMA REDE DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA DE CALDEIRA Salvador 2017 FENÔMENOS DE TRANPORTES I ESTUDO DA TERMOQUÍMICA Trabalho apresentado junto ao curso de Engenharia Civil da Universidade Salvador - UNIFACS, no 6º semestre para avaliação parcial referente a disciplina Fenômenos de Transportes I, ministrada pelo professor José Antônio Cunha. Salvador 2017 SUMÁRIO INTRODUÇÃO______________________________________________04 OBJETIVOS________________________________________________04 EXECUÇÃO DO PROJETO ___________________________________04 FLUXOGRAMA DO PROJETO ________________________________05 RESULTADOS______________________________________________05 MEMORIAL DE CÁLCULO____________________________________06 CONCLUSÃO_____________________________________________18 I. INTRODUÇÃO As caldeiras são empregadas na produção de vapor d’água ou aquecimento de fluidos térmicos, em termos práticos, a maior parte do vapor utilizado nos processos é gerada em caldeiras, e uma pequena parte é gerada em refervedores, com o aproveitamento de calor residual em alguns processos. A energia para a vaporização pode ser obtida através da queima de um combustível sólido, líquido ou gasoso, ou por conversão de energia elétrica. II. OBJETIVOS Objetivo Geral: Aprender mais a fundo sobre o funcionamento das caldeiras em combinação com todo o conhecimento do professor transmitido em sala e aula com a finalidade de realizar projetos propostos pela engenharia. Objetivos Específicos: Ao fim da elaboração do trabalho possuir a capacidade de fazer projetos sobre uma rede de distribuição de água de caldeira, averiguando os períodos que fazem com que essa rede funcione corretamente e que possuam resultados coerentes. III. EXECUÇÃO DO PROJETO Todas etapas de execução do projeto foram realizadas pelo Aspen V8.8 Plus. IV. FLUXOGRAMA DO PROJETO V. RESULTADOS DIÂMETRO COMERCIAL DE CADA TUBULAÇÃO TUBULAÇÃO DIÂMETRO COMERCIAL (in) Linha 1 5 Linha 2 11/2 Linha 3 5 Linha 4 2 Linha 5 31/2 Linha 6 2 Linha 7 3 MEMORAL DE CÁLCULO: Fórmulas utilizadas: “Crane 3-2” H2O à 147°C = 420K → ; µ = 0,2cP Dados: µ = 0,2cP ; P ≃ 919,6kg/m3 ; ѵ = 1/ρ = 1,087 x 10-3 m3/kg. TUBULAÇÃO DIÂMETRO ESTIMADO (mm) Linha 1 79,22 – 109,68 Linha 2 28,93 – 40,05 Linha 3 73,75 – 102,11 Linha 4 40,91 – 56,64 Linha 5 61,37 – 84,97 Linha 6 35,43 – 49,05 Linha 7 50,11 – 69,37 LINHA 1: 1º) Para estimar o diâmetro a partir da velocidade recomentada de 2,4 a 4,6m/s. Com 4,6m/s Com 2,4m/s L1 – 77,9mm 90,1mm 102,3mm 128,2mm → Atende ao critério de pressão mínima (19,5kgf/cm2g) d = 128,2mm (5in) Sch40 LTOTAL = LRETO + LACIDENTE = 150 + 24 = 174m LRETO = 150m LACIDENTE = 1 x 8 x 0,1282 + 4 x 30 x 0,1282 + 1 x 60 x 0,1282 = 24m LINHA 2: 1º) Para estimar o diâmetro a partir da velocidade recomentada de 2,4 a 4,6m/s. Com 4,6m/s Com 2,4m/s L2 – 35,1mm 40,9mm → Atende ao critério de pressão mínima (19,5kgf/cm2g) d = 40,9mm (11/2in) Sch40 LTOTAL = LRETO + LACIDENTE = 50 + 8,92 = 58,92m LRETO = 50m LACIDENTE = 1 x 8 x 0,0409 + 5 x 30 x 0,0409 + 1 x 60 x 0,0409 = 8,92m LINHA 3: 1º) Para estimar o diâmetro a partir da velocidade recomentada de 2,4 a 4,6m/s. Com 4,6m/s Com 2,4m/s L3 – 77,9mm 90,1mm 102,3mm 128,2mm → Atende ao critério de pressão mínima (19,5kgf/cm2g) d = 128,2mm (5in) Sch40 LTOTAL = LRETO + LACIDENTE = 180 + 15,38 = 195,38m LRETO = 180m LACIDENTE = 0 x 8 x 0,1282 + 2 x 30 x 0,1282 + 1 x 60 x 0,1282 = 15,38m LINHA 4: 1º) Para estimar o diâmetro a partir da velocidade recomentada de 2,4 a 4,6m/s. Com 4,6m/s Com 2,4m/s L4 – 40,9mm 52,5mm → Atende ao critério de pressão mínima (19,5kgf/cm2g) d = 52,5mm (2in) Sch40 LTOTAL = LRETO + LACIDENTE = 30 + 8,29 = 38,29m LRETO = 30m LACIDENTE = 1 x 8 x 0,0525 + 3 x 30 x 0,0525 + 1 x 60 x 0,0525 = 8,29m LINHA 5: 1º) Para estimar o diâmetro a partir da velocidade recomentada de 2,4 a 4,6m/s. Com 4,6m/s Com 2,4m/s L5 – 62,7mm 77,9mm 90,1mm → Atende ao critério de pressão mínima (19,5kgf/cm2g) d = 90,1mm (31/2in) Sch40 LTOTAL = LRETO + LACIDENTE = 130 + 13,51 = 143,51m LRETO = 130m LACIDENTE = 0 x 8 x 0,0901 + 3 x 30 x 0,0901 + 1 x 60 x 0,0901 = 13,51m LINHA 6: 1º) Para estimar o diâmetro a partir da velocidade recomentada de 2,4 a 4,6m/s. Com 4,6m/s Com 2,4m/s L6 – 40,9mm 52,5mm → Atende ao critério de pressão mínima (19,5kgf/cm2g) d = 52,5mm (2in) Sch40 LTOTAL = LRETO + LACIDENTE = 70 + 9,87 = 79,87m LRETO = 70m LACIDENTE = 1 x 8 x 0,0525 + 4 x 30 x 0,0525 + 1 x 60 x 0,0525 = 9,87m LINHA 7: 1º) Para estimar o diâmetro a partir da velocidade recomentada de 2,4 a 4,6m/s. Com 4,6m/s Com 2,4m/s L7 – 52,5mm 62,7mm 77,9mm → Atende ao critério de pressão mínima (19,5kgf/cm2g) d = 77,9mm (2in) Sch40 LTOTAL = LRETO + LACIDENTE = 140 + 19,31 = 159,31m LRETO = 140m LACIDENTE = 1 x 8 x 0,0779 + 6 x 30 x 0,0779 + 1 x 60 x 0,0779 = 19,31m PRESSÃO OBTIDA EM CASA CONSUMIDOR DE BFW DE KGF/CM2G CONSUMIDOR PRESSÃO (kgf/cm2g) Linha 1 19,78 Linha 2 19,50 Linha 3 19,81 Linha 4 19,70 Linha 5 19,60 Linha 6 19,60 Linha 7 19,58 VELOCIDADE EM CADA TUBULAÇÃO EM M/S TUBULAÇÃO VELOCIDADE (m/s) Linha 1 1,76 Linha 2 2,30 Linha 3 1,52 Linha 4 2,80 Linha 5 2,13 Linha 6 2,10 Linha 7 1,90 COMPARAÇÃO COM VELOCIDADE RECOMENDADA TUBULAÇÃO VELOCIDADE RECOMENDADA (m/s) VELOCIDADE (m/s) ΔV (m/s) Linha 1 2,4 1,76 0,64 Linha 2 2,4 2,30 0,10 Linha 3 2,4 1,52 0,88 Linha 4 2,4 2,80 -0,40 Linha 5 2,4 2,13 0,27 Linha 6 2,4 2,10 0,30 Linha 7 2,4 1,90 0,50 CRITÉRIOS DE SELEÇÃO DO DIÂMETRO COMERCIAL Os diâmetros internos foram calculados e comparados com os valores de diâmetros comerciais obtidos na tabela para Schedule 40: Depois, ao longo dos cálculos do projeto, precisou - se mudar o diâmetro para que a pressão na tubulação seguisse a requerida (maior que 19,5 Kgf/cm2g), desse modo foram necessários alguns aumentos do diâmetro das tubulações para o superior mais próximo de acordo com a tabela até que as pressões nas tubulações alcançassem no mínimo a menor pressão exigida. VII. CONCLUSÃO Ao fazer o trabalho, adquirimos um grande aprendizado. Associamos o conhecimento teórico adquirido em sala de aula com a prática, tivemos oportunidade de aprender a usar o programa Aspen, pesquisamos, realizamos novas descobertas, conseguimos perceber como a matéria é aplicada na profissãodo engenheiro e o quão importante é ter noção sobre o funcionamento das caldeiras para possuir a capacidade desenvolver projetos sobre uma rede de distribuição de água de caldeira e fazer com que essa rede funcione corretamente e tenha resultados coerentes.
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