Aula 8A - Bombas.pdf

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Professores:

Projetos de Processos II Bombas e Compressores

  BOMBAS Bombas são equipamentos utilizados para transmitir energia (pressão, cinética ou ambas) a um fluido. As bombas industriais podem ser classificadas conforme tabela a seguir:

1. Dinâmicas ou Turbo-bombas:

  A movimentação do líquido é produzida por forças que se desenvolvem na massa líquida, em consequência da rotação de um impelidor com um certo número de pás especiais. Estas se dividem nos seguintes tipos:

a) Bombas Centrífugas

  • – são aquelas em que a energia fornecida ao líquido é primordialmente do tipo cinética, sendo posteriormente convertida em grande parte em energia de pressão. Nas bombas centrífugas a movimentação do líquido é produzida por forças desenvolvidas na massa líquida de um rotor. Estas bombas caracterizam-se por operarem com altas vazões, pressões moderadas e fluxo contínuo. As bombas centrífugas se dividem em dois tipos:

   Radias

  • – São bombas onde a energia cinética é originada unicamente pelo

    desenvolvimento de forças centrífugas na massa líquida devido á rotação de uma impelidor de características especiais.

Bomba Centrífuga Estágio Simples:

  Principais Partes de uma Bomba Centrífuga:

  Bomba Centrífuga Múltiplos Estágios:

  b) Bombas de Fluxo Axial

  • – neste tipo de bombas, o impelidor transfere energia ao fluido promovendo um movimento axial (em relação ao eixo motriz) do mesmo. Impelidores tipo hélice de navio são característicos deste tipo de bomba.

  c) Bombas de fluxo misto

  • – neste caso, a geometria do impelidor é tal que tem-se um escoamento misto (axial + radial) no interior da bomba.

  d) Bombas periféricas ou regenerativas

  • – Neste tipo de bomba, o fluido é arrastado através de um impelidor com paletas em sua periferia, conforme esquema abaixo. Estas bombas tem um desempenho similar às bombas de deslocamento positivo (ver abaixo) e são recomendadas quando se deseja uma carga elevada com baixas vazões.

2. Bombas de Deslocamento Positivo

  O volume de líquido remetido está diretamente relacionado com o deslocamento do elemento pistão e, portanto, aumenta diretamente com a velocidade e não é sensivelmente afetado pela pressão. São usadas para bombeamento contra altas pressões e quando requerem vazões de saída quase constantes. As bombas de deslocamento positivo se dividem em dois tipos:

   Alternativas

  • – A taxa de fornecimento do líquido é uma função do volume varrido pelo pistão no cilindro e do número de golpes do pistão.

   Rotativa

  • – O rotor da bomba provoca uma pressão reduzida do lado da entrada, o que possibilita a admissão do líquido à bomba, pelo efeito da pressão externa. À medida que o elemento gira o líquido fica retido entre os componentes do rotor e a carcaça da bomba, depois de uma determinada rotação, o líquido é ejetado pelo lado da descarga da bomba.

2.1. Alternativas:

a) Pistão ou Êmbolo

  • – O princípio de funcionamento é o mesmo em ambos os casos e está associado ao movimento alternativo de um pistão ou êmbolo dentro de um cilindro. Este tipo de bomba são também chamadas de bombas dosadoras uma vez que a vazão pode ser controlada com precisão alterando o curso do pistão ou a velocidade de rotação do motor.
Esquema de Bomba Alternativa Tipo Pistão:

b) Bomba Diafragma

  • – A energia é transmitida ao fluido por meio de uma membrana acoplada a uma haste com movimento alternativo. A vazão é variada através da variação do curso da haste ou da frequência do movimento. São usadas para suspensões abrasivas e líquidos muito viscosos. São também usadas para fluidos corrosivos ou tóxicos, uma vez que a ausência de peças rotatórias minimiza os problemas de selo (vazamentos) e a necessidade de manutenção.

2.2. Rotativas:

a) Engrenagem

  • – é constituída por duas engrenagens girando em sentido contrários e com pequena folga entre elas e a carcaça, de forma que o líquido aprisionado entre a folga dos dentes e a carcaça é forçado para fora da bomba. A vazão, para uma dada bomba, será dada pela rotação da engrenagens.

b) Bomba de Lóbulos

  • – Este tipo de bomba, esquematizado na figura abaixo, possui o mesmo princípio de funcionamento da bomba de engrenagem. Os elementos motrizes são agora lóbulos que se encaixam perfeitamente. Este tipo de bomba, assim como o de engrenagem, são indicados para fluidos com alta viscosidade, de preferência com alguma capacidade de lubrificação e não são recomendados para fluidos abrasivos (suspensões sólidas por exemplo).

c) Bomba Tipo Parafuso

  • – Neste modelo o fluido é movimentado através de dois parafusos em movimento sincronizado, onde o fluido é admitido nas extremidades e dirigido para a região central. Os parafusos não se tocam mas têm folgas muito pequenas. São recomendados para o bombeamento de fluidos muito viscosos.

c) Bomba Tipo Parafuso (cont.)

  • – Outro tipo de bomba parafuso é o mostrado na figura a seguir, também conhecido como bomba de “cavidade caminhante”. Tanto o rotor quanto a carcaça (estator) possuem uma geometria circular, de forma que, com o movimento de rotação do rotor, ocorre o preenchimento dos espaços vazios entre o rotor e o estator e o avanço do fluido para a descarga da bomba. É indicada para a movimentação de fluidos muito viscosos como graxas, chocolate, massa de emboço, etc.

d) Bomba de Palhetas

  • – Estas bombas são constituídas de um rotor cujo eixo de rotação é excêntrico em relação à carcaça. O rotor possui ranhuras radiais dentro das quais deslizam paletas rígidas que ficam em contato com as paredes da carcaça. São comumente empregadas para a movimentação de óleos.

   Possuem elementos rotativos (impelidores) cujo formato confere alta velocidade na sucção, que se transforma em alta pressão na descarga

   A vazão é dependente da pressão na descarga da bomba

  Características positivas

   construção simples / baratas / disponíveis em diversos materiais de construção

   baixo custo de manutenção / operam a altas velocidades

  Características negativas  bombas de um estágio não são projetadas para altas pressões  bombas multiestágio para altas pressões são caras, principalmente em

  materiais resistentes a corrosão / eficiência decresce rapidamente para vazões diferentes daquela para a qual foi projetada / sua performance não é muito boa para altas viscosidades

  Características positivas

   Imprimem pressões mais elevadas aos fluidos entre todos os tipos de bombas

   Podem ser utilizadas com líquidos de quaisquer viscosidades

  Características negativas  Capacidade relativamente pequenas

 Líquidos com sólidos em suspensão podem danificar as superfícies torneadas

  do cilindro e do pistão

   Possuem um “pequeno” escoamento entre o estator e o rotor denominado “slip” que acarreta uma redução na eficiência da bomba

  Seu princípio de funcionamento é converter a energia de uma fonte motriz (um motor elétrico ou turbina), a princípio, em velocidade ou energia cinética, e então, em energia de pressão do fluido que está sendo bombeado. As transformações de energia acontecem em virtude de duas partes principais da bomba: o impulsor e a voluta, ou difusor.

  

  O impulsor ou impelidor é a parte giratória que converte a energia do motor em energia cinética.

   A voluta ou difusor, é a parte estacionária que converte a energia cinética em energia de pressão.

  Parâmetros informados pelo fornecedor

   Curva característica

   Head (H) x Vazão (Q)

   Potência absorvida (P ) x Vazão (Q) abs

  Rendimento total ( ) x Vazão (Q)

    Head (H) - Altura manométrica total

   Potência absorvida - É a requerida do acionador (motor elétrico ou turbina)  Rendimento = Potência útil (P ) cedida ao Fluido u

  Potência absorvida pela bomba (P )

  abs

  Curvas de Isoeficiência

  Curvas de NPSH

  req

  PO Ponto de Operação O Controle de Vazão de um Sistema é obtido pela alteração do Ponto de Operação (PO) da bomba neste sistema. A alteração do PO pode ser obtido através da:

   Alteração da Curva do Sistema;

   Alteração da Curva da Bomba;

   Alteração simultânea da Curva da Bomba e do Sistema

  H (m) Curva da Bomba @ Rotação Nominal Ponto de Operação se move ao longo da Curva 1’’ 1’ da Bomba

1 Mudança Simultanea na Válvula e na Rotação Mudança da Curva Sistema pelo estrangulamento da Mudando a Curva da Bomba Válvula de Descarga através da Variação de Rotação Ponto de Operação se move ao longo da Curva do Sistema Ho Curva do Sistema

  Volume de Controle m

  2 z

  2 Q m

  1 z

1 W

  e Lei da Conservação da Energia:

  (Energia que entra no sistema) = (Energia que sai do sistema)

   energia interna (U)

   energia cinética (Ec)  energia potencial (Ep)  energia de pressão (Epv)  trabalho de eixo (We)

   trabalho fornecido ao fluido: convenção We < 0 (Bomba)

   trabalho cedido pelo fluido: convenção We > 0 (Turbina)  energia de calor trocada com o meio externo (Q)

   energia interna (U)

  Forma de energia intrínseca ao fluido, incluindo todo tipo de energia peculiar ao mesmo. Pode ser resumida a seguinte expressão: Para fluidos incompressíveis: Assim:

  w Q h TdS U P dV

  P dV TdS U      

       

   

  2

  2

  1

  2

  1

  2

  1 ) ( ) (

  ∫TdS é definida como a quantidade de calor absorvida ou cedida pelo fluido ao meio externo por um processo reversível (Q) + energia dissipada devido a irreversibilidades (atrito, h

  w

  )

   energia cinética (Ec)

  Forma de energia devido ao movimento do fluido:

  1

  2 Ecmv

  2 

   = fator de correção da energia cinética em função do número de Reynolds.

  Escoamento laminar =>  = 0,5 Escoamento turbulento =>  se aproxima de 1,0

   energia potencial (Ep)

  Forma de energia devido à posição relativa do fluido em relação a um plano de referência arbitrário:

   Ep mgz m

  2 z

  2 Q m

  1 z

1 W

  

e

   energia de pressão (Epv)

  Esta energia é a força exercida pelo fluido imediatamente atrás do ponto de entrada ou sofrida pelo fluido imediatamente em frente ao ponto de saída vezes a distância na qual ela age:

  EpvF . d

  V EpvP . A .  P .

  V A

   trabalho de eixo (We)

  Trabalho fornecido ou retirado do fluido pelo meio externo. Por convenção o trabalho é positivo se cedido pelo fluido ao meio externo.

   energia de calor (Q)

  Calor absorvido ou retirado do fluido por um processo reversível pelo meio externo durante o seu escoamento.

  Não está incluído o calor gerado pelo atrito.

  Por convenção: Calor fornecido ao fluido: Q>0 Calor retirado do fluido: Q<0

  Volume de Controle m

  2 z

  2 Q m

  1 z

1 W

  e

  (Energia que entra no sistema) = (Energia que sai do sistema)

  EWQE

  1

  2 e

  2

  2 mv mv

  1

  2         

  U mgz P

  V Q W U mgz P

  V

  1

  1

  1 1 s

  2

  2

  2

  2 2  2

  2 

  Como:  UTdSQh w

   1 A equação pode ser simplificada conforme a seguir:

  2

  2 mv mv

  1

  2        mgz P V h W mgz P

  V

  1

  1 1 w s

  2

  2

  2 2 

  2 

  O termo h representa a energia mecânica desperdiçada pelo atrito sob a w forma de calor, ou simplesmente perda de carga nas linhas de sucção (h ) e ws descarga (h ). wd O balanço de energia pode ainda ser escrito em outras formas:

  • Energia específica
  • Energia por unidade de peso Balanço de energia na forma de energia por unidade de peso:

  2

  2 v P v P

  1

  1

  2

  2 z    hhWz  

    1 ws wd s

  2 2  g

  2  g

  Onde o termo W é denominado Head da bomba ou Altura Manométrica Total s que corresponde a energia por unidade de peso fornecida pela bomba ao fluido.

  Nesta fórmula, h e h correspondem às perdas de energia (por unidade de ws wd peso) por atrito ao longo do escoamento na sucção e descarga, respectivamente.

  A equação anterior pode ser rescrita conforme a seguir: 2 2

  

v P v P

1 1 2 2

z    hHeadz    h

1 ws 2 wd 2  g  2  g

  Cálculo da Altura Manométrica da Sucção (H ): 2 s

  v P

1

1 Hz    h s 1 ws

  2  g  Cálculo da Altura Manométrica da Sucção (H ): 2 d

  v P 2 2 Hz    h d 2 wd

g

  2   Cálculo da Altura Manométrica da Total (Head): Alternativa

  Cálculo da Pressão de Sucção (P ): s 2

  

v

1 Onde: PP   gz    P s 1 1 s

  2  P : Pressão na Sucção da Bomba s

  P : Pressão na Descarga da Bomba d

  Cálculo da Pressão de Sucção (H ): d 2 P : Pressão no reserv. de Sucção 1 P : Pressão no reserv. de Descarga 2

  

v

2

       : Perda de carga na Sucção

  P Pgz PP d 2 2 d s

  2

  

P : Perda de carga na Descarga d

  Cálculo do Head em termos de pressão:

  HeadPP

d s

  Cálculo do Head (energia por unidade de peso): ( PP ) d s

  Dois tipos de força atuando em um fluido:

  • Corpo (como um todo)
    • – gravitacional
    • – Eletrostática

  • Superfície
    • – Pressão
    • – Viscosas

  l F t =

  A A p A p p t S l      

    t onde :

  Ap  t Sl 2 g h p l

   d p - p

  Ae S   d Ap

  4

  t  Sl d dp t

t

    4 dl Direção do escoamento

  Onde t designa a tensão cisalhante na parede do tubo e expressa a força por unidade de área necessária para vencer a resistência ao escoamento na parede.

   O Fator de fricção (ou fator de atrito) f é uma grandeza empírica adimensional, definida como sendo a razão entre :

   Tensão de cisalhamento nas paredes do tubo

   Energia cinética por unidade de volume

  2

  2 v f

  

t

   Gradiente de pressão (ou perda de carga específica): Combinando-se a expressão da tensão de cisalhamento com a do fator de fricção tem-se

  d dp

  2 4 dl dp 2 fv f

  

  2 v

   dl d

  2

 Equação de Fanning. Experimentalmente Darcy-Weisbach obtiveram a mesma

equação, sendo que f = 4f .

  D F Equação de Darcy sob a forma de energia por unidade de peso

  g v D L f p h w

  2

  2   

   

  Experiência de Reynolds:

  Padrões de escoamento:

  • Regime Laminar • Regime de transição
  • Regime turbulento

   Regime laminar:  Regime de transição:

   Regime turbulento:

  • No escoamento laminar predominam as forças viscosas (vD). No escoamento turbulento as forças de inércia (
  • A relação forças de inércia / forças viscosas estabelece um parâmetro adimensional que após simplificações se reduz a:
  • Esse agrupamento adimensional recebeu o nome de Número de Reynolds:

  

Dv Fv Fi

  v

  2 D

  2

  ) são as que exercem maior influência.

  

Dv

   Re A experiência mostra que: Re < 2000

  • Regime Laminar

  2000 < Re < 4000

  • Regime de transição

  Re > 4000

  • Regime turbulento O número de Reynolds permite diferenciar quantitativamente os escoamentos, caracterizando-os com valores numéricos as observações de Reynolds.

  Como determinar então o Fator de Atrito?  Regime Laminar

  64 f

  D Re

   Regime Turbulento

  • Fator de atrito é obtido por equações empíricas que correlacionam o fator com variáveis relacionadas às propriedades do fluido, características do tubo e o movimento relativo (velocidade de escoamento).
  • H. Blasius (1911)

  • Colebrook (1939)
  • Chen (1979)

      

    D A

     

  7 8257 , 2 ) / (

  149 ,

  1 2 / 1  8981 , 1098 , 1 Re

  2

  . log

  5 7065 , 3 /

  . log Re 0452 ,

  A D f

     

  Exemplo de equações empíricas para o Fator de Atrito:

     

  1 ) 2 / 1 ( 2 / 1 f D f

  2

  . log(

  2 7 , 3 /

  ) . Re 51 ,

  Re 3164 ,  D f

  Qualquer Re e qualquer /D

  Re > 2.100

  3.000 < Re < 100.000

  

  

Diagramas de

Fator de Atrito

Ex.: Ábaco de

Moody

  

Diagramas de

Fator de Atrito

Ex.: Diagrama de

von Kármán

  É função do diâmetro,

  

  material e tempo de uso

  d da tubulação.

  • As perdas por atrito podem ser divididas em dois segmentos: perdas em trechos retos (perdas distribuídas) ou em acidentes de tubulação (perdas localizadas).
  • A perda de carga total de um trecho de tubulação é a soma das perdas localizadas e distribuídas naquele trecho.

  Perdas de Carga Localizadas:

  • Métodos mais comuns para determinação dessas perdas adicionais: – Através do conceito de coeficiente de resistência (K).
    • – Através do conceito de comprimento equivalente (Leq)

  Método do coeficiente de resistência (k):

  • Neste método a perda de carga específica devida ao acidente é determinada através da seguinte relação:

  2 

  P kv

  

2 g

  • O coeficiente k é determinado experimentalmente, considerando-se o regime plenamente turbulento, isto é, f =

  (/D), em função da geometria do

  D acidente.

  Método do coeficiente de resistência (k):

  Método do comprimento equivalente (Leq):

  • Este método consiste em determinar o comprimento de tubo reto, de diâmetro idêntico ao do acidente, que produz a mesma perda de carga para o mesmo regime de escoamento.
  • Então a equação de Darcy passa a:

  2  P Leq vf

   D 2 g

  

Método do comprimento

equivalente (Leq):

  Exercício Proposto:

  • A tubulação de aço comercial da figura abaixo tem diâmetro nominal de 3 in sch 40, os

    joelhos são do tipo standard 90° rosqueados e a válvula é do tipo gaveta de 3 in rosqueada e totalmente aberta. Considere as seguintes propriedades da água: Massa específica: 1000

  3 kg/m e viscosidade 1,0 cP.

  A L = 24 m L = 9 m L = 60 m

  L = 15 m L = 30 m L = 36 m B

  Exercício Proposto (cont.):

  • Calcular:

  a) o comprimento equivalente

  b) o somatório dos K dos acidentes

  c) a perda de carga e a vazão, considerando que o fluido é água e os dados de energia do fluido são os da tabela a seguir.

  Variável Ponto A Ponto B v (m/s) P manométrica (Pa) z (m)

  18 Obs.: Considerar que os pontos A e B estão na superfície do líquido.

  3 Considere as seguintes propriedades da água: e  = 1000 kg/m  = 1,0 cP. No caso das velocidades e perdas de carga específica, as limitações existentes nas tubulações, decorrem dos seguintes aspectos:

   Ocorrência de erosão  Balanço econômico entre custo da tubulação e custo do equipamento pois o

  fator de atrito aumenta rapidamente com a velocidade Como parâmetros utilizados em projetos, temos como exemplo as recomendações apresentadas na figura a seguir para a determinação de diâmetro econômico.

   Cavitação - Decorrente da baixa pressão na sucção em função da elevada

  capacidade de bombeio (não só no olho do impelidor mas também nas pontas das palhetas) Quando esta pressão fica abaixo da pressão de vapor existe a vaporização (ocorrências da bolhas) as quais se deslocam para uma região de maior pressão e desaparecem (fenômeno da cavitação) -

  Problemas: Vibração, ruído, perda de sucção. Soluções: Redução da rotação,

  elevação da pressão de sução

   NPSH (Requerido) - parâmetro informado pelo fornecedor, indicando as

  condições mínimas na sucção da bomba

  

NPSH (Disponível) - parâmetro calculado em função do posicionamento da

  bomba na unidade

  É necessário que (NPSH) > (NPSH) D R

   Fatores que influenciam o (NPSH)

  D

   Altura estática de sucção

   Altitude da instalação

   Pressão no reservatório de sucção

   Temperatura de bombeio

   Peso específico do líquido

   Perda de carga na sucção

  

Determinação do NPSH (Net Positive Suction Head - Saldo positivo de Carga de

  Sucção) Disponível

  P P s v

  NPSH   - z - h D s ws

   

  onde:

  P : Pressão no Reservatório de Sucção (abs.) s

  : Altura de Líquido na Sucção

  z s

  : Perda de Carga por Atrito na Sucção

  h ws P : Pressão de Vapor do Líquido Bombeado v

  : Peso Específico

  

Potência Útil (P ) é a potência cedida ao fluido e a Potência Absorvida (P ) é

u abs

  a potência que a bomba recebe ou absorve do acionador (motor, turbina, etc.) pode ser calculada conforme a seguir:

  Head   Q

  PPHead    Q abs u

  

  onde:

  P : Potência Útil (W) u

  Altura Manométrica Total (m)

  Head:

3 Peso Específico (N/m )

  :

3 Vazão Volumétrica (m /s)

  Q:

  Eficiência ou Rendimento da Bomba : A Eficiência da Bomba ( ) é uma função da sua capacidade. Para bombas centrífugas, uma primeira estimativa da eficiência pode ser obtida a partir da

  Chemical Process Design and Integration,

  seguinte equação proposta por Robin Smith (

  John Wiley & Sons Ltd, England, 2005 )

  

2

. 01 ln Q . 15 ln Q .

  3       

       

  onde: Eficiência ou Rendimento da Bomba

  :

3 Vazão Volumétrica (m /h)

  Q:

  A Pressão de Sucção Máxima (P ) deve ser calculada considerando-se a sucção máx. pressão de projeto do reservatório de sucção.

  P P P  

suc. máx. máx. reserv. suc. estática suc. @ NLL

  P  P

máx. reserv. suc. proj. reserv. suc.

  onde: A Pressão de Descarga Máxima (P ) pode-se adotar o maior valor entre desc. máx. os critérios abaixo:

  PPHead

desc. máx. sucção máx

  PPHead desc. máx. sucção máx. normal

  O Head pode ser estimado como sendo 1,2*Head máx. normal

  Definição do C da Válvula:

  V Característica da Válvula (C )

  • – Quantidade de galões por minuto de água que passam

  V através da válvula completamente aberta, com uma pressão diferencial de 1 psi.

  Critérios para Determinação do

  P da Válvula de Controle: Para garantir boa controlabilidade, a perda de carga na válvula de controle deve ser o maior valor dentre os critérios apresentados a seguir: . .

  20 , máx vaz atrito válv.

  P P     normal vaz atrito válv.

  P P .

   25 ,    io reservatór absoluta P   

  P 10 , válv.

  P normal vazão cm kgf válv. @ / 05 ,

  1 2   P máxima vazão cm kgf válv. @ /

  70 , 2  

  As pressões a montante e a jusante da válvula de controle, bem como o C

  V

  ,

  Característica de Vazão Requerida:

  A característica de uma válvula de controle é a relação existente entre o percentual de vazão que passa através da válvula e o percentual de abertura, quando o mesmo é variado de 0 a 100% para um Pv constante. As curvas características são obtidas através da forma da válvula em relação ao plug e a sede.

  Característica Inerente - É a obtida em laboratório, para um

  Pv constante em todas as aberturas e vazões de teste da válvula.

  Característica Efetiva - É a apresentada pela válvula quando instalada no sistema.

  Característica de Vazão Requerida:

  Os gráficos abaixo mostram exemplos de curvas características (inerente) de válvulas de controle apresentadas por fabricantes.

  Característica de Vazão Requerida:

  A característica de vazão deve ser escolhida de acordo com o seguinte critério: X = ( )

  P)/(P

  s

  onde: P é o diferencial de pressão na válvula na condição de vazão normal de operação;

  é o diferencial de pressão dinâmico total do sistema em que a válvula está inserida, P

  s incluindo o próprio P da válvula, na vazão normal de operação.

  Então:

  a) para X ≥ 0,6 utilizar característica linear;

  b) para 0,4 < X < 0,6 utilizar característica parabólica modificada ou igual percentagem;

  c) para 0,3 ≤ X ≤ 0,4 utilizar característica igual percentagem;

  Curvas Características Típicas:

  Para a construção de uma curva característica típica de uma válvula de controle, pode- se utilizar as seguintes equações:

  Cv

  onde Cv é o Cv especificado;

    r 100

  ESP Cv ESP

  Característica Linear:

  Abertr

  Característica Igual a Percentagem: , 79

  1 , 45  137 , 21  rAbert , 79

   14 , 16 r

  Característica Parabólica Modificada: 2    3 3 5 4 8 5 Abert ,

  31 3 , 268 r , 098 r 1 ,

  82 10 r 1 ,

  63 10 r 5 ,

  63 10 r              

  Rangeabilidade e Seleção do C :

  V Quanto à rangeabilidade e à seleção do C a 100% de abertura, as válvula de controle

  V

  devem atender os seguintes critérios:

  a) o C calculado na condição máxima deve corresponder a uma abertura inferior a

  V

  90% do seu curso total;

  b) o C calculado na condição mínima deve corresponder a uma abertura superior a

  V

  10% do seu curso total;

  c) levando-se em consideração a vazão mínima, normal e máxima através da válvula, o C da válvula deve ser:

  V

  • (C /C ) > 0,10;

  VMIN

  V

  • 0,30 < (C /C ) < 0,70;

  VNORMAL

  V

  • (C /C ) < 0,90;

  VMAX

  V

  d) caso não seja possível atender aos limites definidos acima com uma válvula de

DIRETRIZES DE PROJETO

   Para facilitar o cálculo é sugerido que se faça um desenho esquemático e se divida o sistema de bombeio em trechos como mostrado na figura a seguir:

  Durante a fase de projeto básico de uma unidade nova, não se tem disponível o isométrico do sistema de bombeio para a determinação dos trechos retos de tubulação e dos acidentes. Neste caso, duas metodologias são propostas para a realização do dimensionamento da bomba:

   Determinação do comprimento equivalente de tubulação pelo método do

  fator de complexidade;

   Determinação do comprimento de trecho reto e dos acidentes de tubulação a partir de um isométrico estimado baseado nas posições relativas dos equipamentos na planta de arranjo preliminar; Para o trabalho individual da disciplina de Projetos de Processos II, é solicitado que a metodologia de cálculo se baseie na elaboração de um isométrico estimado, em perspectiva, a ser elaborado individualmente por cada aluno.

  Ver aula de “Planta de Arranjo”.

  

Ver aula de “Planta de

Arranjo” para mais detalhes

  Critérios de Velocidade e Perda de Carga Específica para Líquidos

  Critérios de Velocidade e Perda de Carga Específica para Gases

   Definir schedule de tubulação conforme a tabela a seguir:

   Diâmetros comerciais (DN): 1”, 1 ½”, 2”, 3”, 4”, 6”, 8”, 10”, 12”, 14”, 16”, 18”, 20”, 22”, 24”, 26”, 28”, 30”, 32”, 34”, 36”, 38”, 40”, 42”, 44”

   Elevação do bocal da bomba em relação ao piso:

  Exercício Proposto:

  • Uma bomba (B-05A/B) representada no esquema a seguir é requisitada para bombear uma

    mistura de hidrocarbonetos para dois destinos simultaneamente. Os dados do fluido e do

    sistema são dados a seguir:
  • Pede-se:
  • a) Calcular o Head da bomba;
  • b) Calcular o NPSH disponível;
  • c) Se o NPSH requerido for igual a 3,2, qual(is) a(s) modificação(ões) necessária(s) no sistema?
  • d) Calcular a pressão a montante e a jusante da válvula na vazão normal, mínima e máxima;
  • e) Calcular o C da válvula;

  v

  • f) Calcular a pressão de projeto da sucção e descarga da bomba;
  • g) Realizar pré-seleção da bomba;
  • h) Realizar pré-seleção da válvula.

  Exercício Proposto:

  • Desenho esquemático do sistema:

  Exercício Proposto:

  Dados do fluido: Dados do sistema:

Fluido Hidrocarbonetos P (kgf/cm²) 1,033

barométrica 865

   (kg/m³) P (kgf/cm² g) 4,6 limite de bateria P (kgf/cm²) 3,033 vapor

  P (kgf/cm² g) 2,0 vaso V-01 Viscosidade (cP) 0,44 P (kgf/cm² g) 0,8 torre T-01 Elev. (m) 1,5 limite de bateria Elev. (m) 3,0 vaso V-01 Elev. (m) 10,5 bocal entrega T-01 0,70

  P (kgf/cm²) trocador P (kgf/cm²) 0,14 placa de orifício

  Exercício Proposto:

  • Dados do sistema (cont.):

    Trecho T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9

    Comprimento reto (m)

  11

  22

  16

  16

  35

  8

  27

  21

  19

  1

  1

  1

  1 - Nº válvulas gaveta

  1

  1

  1

  2 Nº curvas 90°

  5

  4

  2

  2

  8

  • Nº Tês vazão direta

  1

  1 1 -

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1 - - - - - Nº Tês vazão ramal Nº válvulas de retenção 1 -

  • 1 - - - -

  1

  1 - - - - -

- - - Nº bocal de entrada

  • Nº bocal de saída
  • 1 -

  1

  • Nº filtro Y

  

Material de Referência

   Aplicações Práticas em Escoamento de Fluidos Cálculo de Tubulações, Válvulas de Controle e Bombas Centrífugas Autor: Oscar Rotava

  LTC

  • – Livros Técnicos e Científicos Editora
  • – Through Valves, Fittings and Pipings

   Flow of Fluids Crane Co.

   Bombas Industriais Autores: Edson Ezequiel de Mattos e Reinaldo de Falco Editora Interciência

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