Projeto - Dimensionamento de Bomba

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SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO
UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO
		
PROJETO
Dimensionamento de Bomba
André Luiz Ramos de Melo
Emilly Cristine Pereira da Silva
Recife – PE
Novembro 2014 – 2014.2
	 
	
	 
	 
	
PROJETO
Dimensionamento de Bomba
Projeto de pesquisa
 apresentado ao professor 
Flávio Augusto Bueno Figueiredo
, como requisito à aprovação na disciplina 
Máquinas Hidráulicas
, referente ao curso de Engenharia Mecânica da Universidade Federal de Pernambuco.
Recife – PE
Novembro 2014 – 2014.2
SUMÁRIO
Introdução ............................................................................................................................ 04
Objetivos .............................................................................................................................. 05
Sistema ............................................................................................................................... 06
Dimensionamento ............................................................................................................... 09
Conclusão ........................................................................................................................... 12
Refrências Bibliográficas ................................................................................................... 13
INTRODUÇÃO
Quando se fala de dimensionamento de uma bomba para um sistema hidráulico, logo nos remetemos à água que atende nossas necessidades do cotidiano. Na indústria, além da água, se faz necessária a distribuição de outros fluidos que fazem parte do processo produtivo.
A incorreta seleção e o funcionamento das bombas fora das condições especificadas geram problemas na eficácia do processo industrial. Como comprometimento da qualidade do produto final, comprometimento do meio ambiente através do desperdício do fluido e de energia elétrica, além da danificação do equipamento. Podendo afetar o aspecto ambiental, social e econômico.
Desta maneira, é de extrema importância para profissionais envolvidos o conhecimento das partes fundamentais ao bom funcionamento, assim como conhecer e mensurar corretamente as principais variáveis que influenciam o dimensionamento das bombas, de forma a assegurar a eficiência e correta condição operacional da mesma no processo.
OBJETIVOS
Pesquisar sistema hidráulico de um processo industrial.
Extrair o máximo de informações dimensionais do processo, o que não for possível deve-se estipular.
A partir dos dados, dimensionar a bomba mais adequada ao processo.
Se o sistema encontrado informar a especificação da bomba utilizada, comparar esta com a especificação encontrada.
SISTEMA
Utilizamos como base o sistema isométrico de número 3106 da referência bibliográfica [6], realizando no mesmo algumas modificações.
Como não dispúnhamos de todas as informações, consideramos que a tubulação é de aço galvanizado, transportando água fria a uma vazão de 8 L/s. 
Consideramos que o sistema é alimentado apenas por uma das bombas, e a reserva é utilizada em caso de parada para manutenção, seja ela preventiva ou corretiva. Como as bombas utilizadas não foram especificadas, então não será possível fazer uma comparação.
Nas páginas seguintes seguem o croqui de instalação e uma tabela para compreensão do mesmo (simbologia e nomenclatura), quantificação e, para os itens cabíveis (conexões), o comprimento equivalente a perda localizadas em metros de tubulação retilínea (levando em consideração o material – aço galvanizado).
	Símbolo
	Nome
	Quantidade
	Comprimento Equivalente
	
	Bomba
	2
	-
	
	Cotovelo 90°
(Raio curto)
	5
	2,5
	
	Curva de 90°
(R / D = 1)
	2
	1,3
	
	Luva
	
	0,01
	
	Redução concêntrica
simples (solda de topo)
	1
	-
	
	Reservatório
	3
	-
	
	Saída de canalização
	1
	2,2
	
	Tê de saída lateral
	1
	5,2
	
	Válvula de pé com crivo (roscada e solda de encaixe)
	2
	20
	
	Válvula de retenção
(flangeada e vertical – tipo pesado)
	2
	9,7
	
	Válvula gaveta (flangeada) 
	2
	0,5
	
	Válvula gaveta (roscada
e solda de encaixe)
	2
	
	
	Vent (acima da tubulação)
	2
	-
	
	Dreno (abaixo da tubulação)
	1
	
DIMENSIONAMENTO
Altura manométrica
H = (ha + Ja + V0²/2g) + (hr + Jr)
H = Ha + Hr
Altura total de Aspiração Ha
	
	m
	m.c.a.
	hA – altura estática de aspiração
	
	3,50
	 Comprimento real do tubo de aspiração com diâmetro 84 mm
Rugosidade equivalente para aço galvanizado por metro
Comprimentos equivalentes ou virtuais:
1 Válvula de pé com crivo
1 Válvula de gaveta
1 Cotovelo de 90°
 
	= 6,7
= 6,7 * 0,00016 = 0,001072
= 20
= 0,5
= 2,5
	
	Comprimento real e virtual
	= 29,982472
	
	No ábaco da Fórmula de Fair-Whipple-Hsiao com θ = 84 mm e Q=8 L/s, obtêm-se V0 = 1,44 m/s e J = 0,04 m/m
Perda de carga na aspiração:
Ja = 29,982472*0,04
	
	
= 1,19929888
	V0²/2g = 1,44²/2*9,8
	
	= 0,1057959
	Ha = ha + Ja + V0²/2g
	
	= 4,80529888
Altura total de recalque Hr 
	
	m
	m.c.a.
	hr – Altura estática de recalque 
	
	= 1,93
	Comprimento real do tubo de recalque com diâmetro de 76mm
Tubulação de θ = 76mm
Comprimento real do tubo de recalque com diâmetro de 51 mm
Tubulação de θ = 51 mm
Comprimento total do tubo de recalque
Rugosidade equivalente para aço galvanizado
Comprimentos equivalentes ou virtuais:
- 1 Luva
- 1 Válvula de gaveta 
- 1 Válvula de retenção tipo pesado
- 1 curva de raio médio 90º
- 2 cotovelos 90º
- 1 Tê de saída lateral
- 1 Saída de canalização
	
= 11,73
= 11,73 * 3,6/100 = 0,42228
= 3,6
= 3,6 * 40/100 = 1,44
= 15,33
= 15,33 * 0,00016 = 0,002448
= 0,01
= 0,5
= 9,7
= 1,3
= 2 * 2,5 = 5
= 5,2
= 2,2
	
	Comprimento real e virtual
	= 41,104728
	
	No ábaco da Fórmula de Fair-Whipple-Hsiao com θ = 76mm e Q = 8 L/s, obtêm-se Vr = 1,59 m/s e J = 0,062 m/m
Perda de carga no recalque:
Jr = 41,104728 x 0,062
	
	
= 2,548493136
	Hr = hr + Jr
	
	= 4,478493
Então:
H = Ha + Hr 
H = 4,80529888 + 4,478493
H = 9,283792
Adotando um rendimento total da bomba de 50%: 
N = 1000 x Q x H/ 75 x 0,5
N = 1000 x 0,008 x 9,283792 / 75 x 0,5
N = 1,98 cv
Seria adotado um motor de 2 cv, pois é um pouco acima do valor encontrado.
Gráfico de Sulzer, para escolha dos diâmetros dos encanamentos de aspiração e de recalque.
Ábaco da Fórmula de Fair-Whipple-Hsiao, para encanamento de aço galvanizado para água fria.
CONCLUSÃO
Este projeto de pesquisa contribuiu muito para nossa formação acadêmica. Pois nos foi dada a oportunidade de aprender na prática a teoria repassada em aula sobre o dimensionamento de uma bomba.
Com este trabalho observamos a importância de se conhecer as principais variáveis que influenciam no dimensionamento de uma bomba, de forma a escolher a mais adequada ao processo. 
Sendo assim, é possível, de forma mais segura, evitar problemas relacionados principalmente a custos de manutenção e disponibilidade operacional da rota de processamento, equilibrando desta forma os custos de energia e custos operacionais tornando o processo o mais rentável e eficiente possível.
	.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] Catálogo Técnico: Conexões. Empresa: Tupy.
[2] Manual Técnico: Tabela de comprimentos equivalentes em conexões. Empresa: Schneider Motobombas.
[3] N-59: Símbolos Gráficos para Desenhos de Tubulação, 08 / 2010, Petrobrás.
[4] Macintyre, ArchibaldJoseph. Máquinas Motrizes Hidráulicas. Editora: Guanabara.
[5] Tabela de Perdas de Carga: Dados para dimensionamento de bombas hidráulicas. Empresa: KSB. 
[6] Telles, Pedro C. Silva. Tubulações Industriais: Materiais, Projeto, Montagem. 10ª ed. Rio de Janeiro: LTC, 2001.
[7] Telles, Pedro C. Silva; Barros, Darcy G. Paula. Tabelas e Gráficos para Projetos de Tubulações. 6ª ed. Rio de Janeiro: Interciência, 1998.