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OPERAÇÕES UNITÁRIAS II – ENGENHÁRIA QUÍMICA

Alunos: Ana Flávia da Silva Pimenta 4º A Danilo Silveira Almeida Eduardo Cazon Pio Milena Sales Centeno

EXERCÍCIOS PROPOSTOS PRINCÍPIOS DE BOMBEAMENTO

1. A altura livre positiva de sucção ou carga líquida positiva de sucção pode ser escrita pela sigla NPSH (Net Positive Suction Head), que se refere à carga medida disponível na entrada da sucção de uma bomba, em pressão absoluta. Sobre a NPSH, considere as afirmativas a seguir: I – A diferença entre a pressão de um líquido e a pressão de vapor do

mesmo, com temperatura fixada, consiste na NPSH. (V) II – A cavitação ocorre quando a pressão do líquido < pressão de vapor,

o líquido vaporiza-se, formando bolhas de vapor que podem até parar o fluxo. (V)

III – A energia, normalmente expressa em metros de coluna de água (m. c. a.), que o sistema que chega à entrada de sucção da bomba é conhecida como NPSH requerida. (F)

IV – Não ocorrerá cavitação quando NPSH requerido > NPSH disponível. (F)

Assinale a alternativa correta: ( ) a) Estão corretas as afirmativas I e II. ( ) b) Estão corretas as afirmativas I e III. ( ) c) Estão corretas as afirmativas III e IV. ( ) d) Estão corretas as afirmativas II e III . ( ) e) Estão corretas as afirmativas I, II e IV. Resposta: alternativa A. Considerar: 0,5 do valor da questão: B e D. 0,67 do valor da questão: E. Fonte: 2.3.33. Princípios de Bombeamento - Parte 1 – itens 1.5 –f, g e h.

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2. Podemos definir rendimento ou eficiência mecânica de uma bomba (ƞM) como a relação entre a potência recebida pelo fluido e a fornecida pelo eixo. Sabemos ainda que devido ás perdas por atrito na transmissão da potência ao fluido, a potência recebida ou cedida pelo fluido não coincide com a potência da bomba, que é definida como sendo a potência no seu eixo. 2.1 De posse dessas afirmações, calcule a eficiência mecânica de uma bomba que opera sob as seguintes condições: Fluido: Água (ρ=1000 kg/m³); Aceleração da gravidade (g): 9,8 m/s²; Altura de elevação do fluido (Δz): 20m; Velocidade de escoamento (v): 3 m/s; Diâmetro da tubulação (D): 4 cm ; Potência da bomba (PB): 0,75 kW. Obs: Desprezar os valores de perda devido a rugosidade da tubulação e os efeitos viscosos do fluido. Solução: a) Cálculo da Vazão do Fluido (QF): QF = Area da seção transversal do conduto X Velocidade de escoamento

QF = 𝜋(0,04 𝑚)2

4. 3

𝑚

𝑠= 𝟑, 𝟕𝟕. 𝟏𝟎−𝟑 𝒎³

𝒔

b) Cálculo da Potência do Fluído (PF): PF = ρ.g.QF.Δz

PF = 1000𝑘𝑔

𝑚³. 9,8

𝑚

𝑠². 3,77.10−3 𝑚³

𝑠. 20𝑚 = 738,92

𝑘𝑔.𝑚²

𝑠³= 738,92𝑊 =

𝟎, 𝟕𝟑𝟖𝟗𝟐𝒌𝑾 c) Cálculo da Eficiência mecânica da bomba (ƞM):

ƞM: 𝑃𝐹

𝑃𝐵. 100 =

0,73982 𝑘𝑊

0,75 𝑘𝑊. 100 = 𝟗𝟖, 𝟓𝟐%

2.2 A eficiência volumétrica (ƞV) mede a relação entre o volume de fluido deslocado e o volume útil do cilindro, a cada ciclo de movimentos. Teoricamente, uma bomba desloca uma quantidade de fluido igual a seu deslocamento em cada ciclo ou revolução, mas na prática, o deslocamento é menor, devido a vazamentos internos. Sabendo que a bomba em questão possui volume útil no cilindro (VU) de 4 litros, calcule a

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eficiência volumétrica da bomba e complete de forma adequada a seguinte afirmação: - Quanto maior a pressão do sistema, maior será o vazamento da saída para a entrada da bomba, o que reduzirá a eficiência volumétrica. Solução: QF = 3,77 L/s Base de cálculo: 1 seg por ciclo Volume do fluido deslocado (VD) = 3,77 L

ƞV= 𝑉𝐷

𝑉𝑈. 100 =

3,77

4. 100 = 𝟗𝟒, 𝟐𝟓%

Fonte: 2.3.33. Princípios de Bombeamento - Parte 1 – itens 2.1.1 – e, f. 3. Uma bomba de Palhetas Rotativas é uma bomba de deslocamento positivo que consiste de palhetas montadas em um rotor que gira dentro de uma cavidade. Considerando os modelos de Bombas de Palhetas Eaton V 10, V 20, V 200 e VQ, é correto afirmar que: 01. A 1.800 rpm, Bombas modelo V 10 têm valores de deslocamentos e

vazão inferiores aos do modelo V 20. (V) 02. Bombas do modelo V 200 possuem vazões máximas maiores do que

as do modelo V 10 com rotação máxima inferior a 4.800 rpm. (V) 04. Bombas do modelo VQ possuem o triplo dos valores de

deslocamento e vazão das bombas do modelo V 200 a 1.800 rpm. (F)

08. Bombas dos modelos V 10 e V 20 têm pressão máxima de trabalho igual a 175 bar, sendo o peso da primeira maior que o da segunda. (F)

16. Bombas do modelo VQ são mais eficientes que as dos modelos V 10 e V 20, pois conseguem ter uma vazão máxima maior com rotação máxima inferior as dos outros 2 modelos. (V)

Some as alternativas corretas. Solução: 01+02+16 = 19 Fonte: 2.3.33. Princípios de Bombeamento - Parte 2 – item 2.1.2 - f 4.3

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4. Considere as seguintes afirmações sobre Bombas Centrífugas: I – Uma bomba centrífuga necessita ser selecionada com vistas a uma

aplicação: a simples instalação de uma bomba centrífuga qualquer em uma instalação hidráulica garante o funcionamento da instalação, pois a aplicação requer adequação entre a bomba instalada, o sistema de tubulações empregado e o manancial supridor do fluido bombeado. (i)

II – Acionada mecanicamente por um eixo rotativo, a rotação do rotor da bomba transfere energia para o fluido através das palhetas do rotor. O fluido presente na sucção entra no olho do rotor - uma cavidade de diâmetro maior, externa - a partir de onde escoa em direção ao diâmetro interno pelos canais formados entre as palhetas do rotor. (i)

III – Bomba Centrífuga é uma turbomáquina e é o equipamento mais utilizado para bombear líquidos: no saneamento básico, na irrigação de lavouras, nos edifícios residenciais, na indústria em geral, elevando, pressurizando ou transferindo líquidos de um local para outro. (c)

IV – Uma Bomba Centrífuga emprega um rotor que gira e normalmente tem palhetas curvadas para frente, transferindo energia cinética ao fluido, posteriormente convertida em energia potencial de posição e/ou de pressão. (i)

V – A energia transferida pela bomba centrífuga ao fluido é função do raio do rotor, da rotação de acionamento e do projeto do rotor. Se a descarga requer uma energia ainda mais alta que a fornecida pela bomba ao fluido, não há escoamento: o fluido é somente pressurizado. (i)

Qual das afirmações acima estão incorretas: a) III e V; b) I, IV e V; c) I, II e IV; d) Apenas a I; e) Nenhuma das anteriores. Resposta: alternativa E. Fonte: 2.3.33. Princípios de Bombeamento - Parte 2 - itens 2.2.1 – a, 2.2.2-b,e,f,g.