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Prof. Severino Rodrigues de Farias Neto Unidade Acadêmica de Engenharia Química Operações Unitárias I - Dimensionamento de tubulações por tentaiva e erro - Sistemas de bombeamento 31/11/2017 Operações Unitárias I A administração de uma industria de alimentos, pediu ao engenheiro da produção, uma proposta para instalar um sistema de pressurização de água, para cobrir eventuais necessidades de água em incêndios ou na falta de energia elétrica. A idéia é tomar água de um poço subterrâneo de 40.000 litros e elevá-la à 18 m acima do nível do chão. A capacidade do tanque elevado seria de 8.000 litros e se encheria em uma hora. - O informe que o engenheiro teria que se referir aos custos de instalação (bomba, tubulações e acessórios, montagem, tanques) e aos custos de operações (depreciação, energia consumida pela bomba e manutenção) Operações Unitárias I - Para resolver o problema o engenheiro foi visitar o local da futura instalação e analisou a localização mais adequada da bomba e do tanque elevado e fez as medidas físicas necessárias. - Numa prancheta fez o esboço do sistema de escoamento planejado. Problema 2 Dividindo pela gravidade, pode-se escrever: Resolução do problema via Tentativa e Erro: - Aplicar a equação de Bernoulli para calcular a potencia da bomba necessária para transportar o fluido até o tanque de armazenamento. 21 2 u g h p Fˆ Qˆ Wˆ 0 Problema 2 Da equação de conservação de massa ou de continuidade: 2 ˆ ˆ 2 Sist S Fu p W h H H g g g g 2 1acumuladow w w 2 2 1 10 Q Q 2 2 2 1 1 1u S u S 2 1 2 1 S u u S Problema 2 Substituindo o valor da velocidade: 2 1 2 1 S u u S 2 2 2 2 22 2 2 11 2 2 1 1 1 4 2 2 S u u LS u Sp h f g g D g S 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 2 2 1 4 2 2 2 S L u u S u f K K H D g g S g Problema 2 2 4 D S 2 2 2 2 2 22 1 2 1 2 2 1 1 1 4 41 4 2 2 D Q Q D D L D Dp h f g g D g D 2 2 2 22 2 2 2 2 2 22 2 1 2 2 1 4 4 4 4 2 2 2 S Q Q Q L D D DD f K K H D g g D g Como a seção reta é definido por: Problema 2 Fazendo as seguintes considerações: - Não há trabalho de eixo, - Diâmetro do tubo de sucção igual ao de recalque. 2 2 2 2 2 1 1 2 1 2 2 2 1 2 2 4 41 4 2 2 D Q Q D L Dp h f g g D D D g D 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 2 2 1 2 2 4 4 4 4 2 2 2 S D D Q Q Q L D f K K H D g g D g D 0 Problema 2 Rearranjando a equação anterior tem-se: 2 1 2 2 4 4 2 2 1 2 4 4 4 2 2 Q f f L D p Q gD h D K K Problema 2 Procedimento de cálculo: 2 1 2 2 2 2 2 2 1 2 4 4 4 2 2 Q f f L D p Q gD h D K K Assume um valor para D, Calcula a velocidade, Calcula Reynolds, Calcula o fator de atrito, Com estes valores calcula-se o diâmetro com a equação, Compara-se os diâmetros calculado e assumido. Problema 2 Utilize o mesmo raciocínio para determinar a vazão de água. Esta atividade deve ser entregue na próxima aula, não há prorrogação: Atividade A administração de uma industria de alimentos, pediu ao engenheiro da produção, uma proposta para instalar um sistema de pressurização de água, para cobrir eventuais necessidades de água em incêndios ou na falta de energia elétrica. A idéia é tomar água de um poço subterrâneo e elevá- la à 18 m acima do nível do chão através de uma tubulação de diâmetro igual a 42 mm para as duas seções (sucção e recalque). Bombeamento de Líquidos • Bombas – dispositivos usados para transportar líquidos cuja classificação é feita com base no movimento das partes móveis: Reciprocantes; Centrifugas; Axiais; Rotativas; Especiais. Escolha da Bomba • Quantidade de líquido a transportar; • Carga contra a qual há que bombear o líquido; • Natureza do líquido a ser transportado; • Natureza da fonte de energia; • Utilização – contínua ou intermitente. Classificação Bombas de deslocamento Alternativa Pistão Diafragma Classificação Bombas de deslocamento Rotativa Pistão Lóbulo Engrenagem Classificação Bombas de deslocamento Rotativa Pistão Lóbulo Engrenagem Parafuso Classificação Bombas cinéticas Fluxo axial 1° estágio Multiestágio Rotor aberto Rotor fechado Passo fixo Passo variável Fluxo radial Sucção única Sucção múltipla Rotor aberto Rotor fechado Fluxo periférico 1° estágio Multiestágio Partes Constituintes Aberto Partes Constituintes Carcaça Rotor Sucção Pás Descarga Voluta Semi-aberto Fechado UFCG-CCT-UAEQ
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