Quinta aula

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<ul><li><p>Correo da quarta atividade </p><p>Exemplo: considerando a bancada 2 e 4</p><p>Aula de ME5330 em 17/03/2009</p></li><li><p>Desenho criado pelo Tobias Romanelli</p></li><li><p>Desenho criado pelo Tobias Romanelli</p></li><li><p>Primeira parte</p><p>Determinao experimental do comprimento equivalente da vlvula gaveta de 1 para a </p><p>vazo mxima do escoamento e comparar este valor com o </p><p>Leq tabelado.</p></li><li><p>Manoel determinando a vazo mxima.</p><p>t</p><p>h546,0</p><p>t</p><p>hioreservatrA</p><p>t</p><p>VQ</p></li><li><p>t546,0h</p><p>t</p><p>AhQ ioreservatr</p><p>Bancada h (mm) t (s) Q (m/s) Q(l/s)</p><p>2 100 22,7 0,002406 2,41</p><p>4 100 20,58 0,002653 2,65</p><p>A soluo iniciada com a determinao da vazo mxima.</p></li><li><p>Em seguida aplica-se a equao da energia entre a </p><p>seo imediatamente a montante e imediatamente a jusante da vlvula gaveta de </p><p>1</p></li><li><p>Portanto, da bancada para a vazo mxima se obteve:</p><p>2p1psh</p><p>shg2</p><p>22</p><p>v22p2z</p><p>g2</p><p>21</p><p>v11p1z</p><p>2jusante</p><p>1tetanmon</p><p>shjusanteHtetanmonH</p><p>vlvula</p><p>vlvula</p><p>vlvula</p><p>Bancada Pm1 (psi) Pm2 (psi)</p><p>2 8,5 6</p><p>4 11,5 9</p></li><li><p>Considerando a gua a 200C e a acelerao da gravidade igual a 9,8 m/s, tem-se:</p><p>rgua (kg/m) ngua (m/s) gua (N/m) mgua (Pa*s)</p><p>998,2 1,004e-6 9782,36 1,002e-3</p><p>Como trata-se de uma tubulao de ao 40 com dimetro nominal de 1, tem-se:</p><p>K(m) Dint (mm) A (cm)</p><p>4,8e-5 26,6 5,57</p><p>Portanto:</p><p>Q(m/h) v(m/s) Re fHaaland fSwamee e Jain fChurchill fplanilha</p><p>8,7 4,33 114655 0,0242 0,0246 0,0246 0,0244</p><p>9,5 4,76 126073 0,0241 0,0244 0,0245 0,0242</p></li><li><p>Clculos da perda, do coeficiente de perda localizada e do comprimento equivalente.</p><p>fHDsKLeq</p><p>2v</p><p>g2shsK</p><p>2p1psh</p><p>A</p><p>Qv</p><p>Dados:</p><p>Bancada p1 (psi) p2 (psi) h (mm) t(s) Q (m/s) A (cm) D (mm) g (m/s) f gua (N/m)</p><p>2 8,5 6 100 22,69 0,0024063 5,57 26,6 9,8 0,025 9782,36</p><p>4 11,5 9 100 20,58 0,0026531 5,57 26,6 9,8 0,024 9782,36</p><p>Clculos:</p><p>Bancada v(m/s) hs (m) Ks Leq (m)</p><p>2 4,32 1,76 1,85 2,00</p><p>4 4,76 1,76 1,52 1,65</p></li><li><p>Comparao dos comprimentos equivalentes</p><p>Bancada Leqcalc(m)</p><p>LeqMIPEL(m)</p><p>LeqTUPY(m)</p><p>LeqGOMIDE(m)</p><p>Leqmacyntire(m)</p><p>2 2 0,33 0,2 0,2 0,3</p><p>4 1,65 0,33 0,2 0,2 0,3</p><p>Vamos acender um alerta, pois os valores tabelados so usados no </p><p>desenvolvimento de projetos.</p></li><li><p>Segunda parte, considerando a bancada 1</p><p>Viabilizar o escoamento dgua a 10,3 m/h sem trocar a bomba </p><p>INAPI</p></li><li><p>Vamos iniciar esta segunda parte determinando a carga esttica</p><p>Adotando-se o plano horizontal de referncia no nvel de captao se tem Zinicial = 0 e Zcrtico = 225 cm, </p><p>onde Zinicial = cota da seo inicial da instalao e Zcrtico = a maior cota a ser vencida na instalao, a qual deve ser considerada pelo menos no instante inicial, aps entrar em regime pode-se considera a </p><p>cota da seo final que no caso Zseo_final = 140 cm que foi obtida considerando o nvel d`gua a 24 cm </p><p>no medidor de nvel do reservatrio.</p></li><li><p>Desenho criado pelo Tobias Romanelli</p></li><li><p>CCB da INAPI obtida com a tabela abaixo</p><p>Q (m/h) HB (m)</p><p>0 26</p><p>2,8 25,95</p><p>4 25,9</p><p>4,8 25,5</p><p>5,8 25</p><p>6,8 24</p><p>7,2 23</p><p>9 20,5</p><p>9,5 18,7</p><p>10,3 16,5</p><p>10,8 14</p></li><li><p>Com os dados do fabricante de HB = f(Q) no slide anterior tem-se a CCB </p><p>parcial:</p></li><li><p>y = -0,1618x2 + 0,7361x + 26R = 0,9805</p><p>0</p><p>5</p><p>10</p><p>15</p><p>20</p><p>25</p><p>30</p><p>0 2 4 6 8 10 12</p><p>HB</p><p> (m</p><p>)</p><p>Q(m/h)</p><p>CCB_ parcial</p><p>HB (m) Polinmio (HB (m))</p><p>carga esttica, que no depende da Q</p><p>X</p><p>9,1810,3</p><p>16,42 m</p><p>19,12 m</p></li><li><p>Aplicando-se a equao da energia da seo inicial a final, resulta:</p><p>total</p><p>total</p><p>total</p><p>pHestticaHBH</p><p>Q da depende no que termo ,)inicialzfinal_ou_crticaz(estticaH :se-tem caso, Neste</p><p>pH)inicialzfinal_ou_crticaz(BH</p><p>:permanente regime em escoamento o com e efetiva escala na oTrabalhand</p><p>pHfinalHBHinicialH</p><p>Portanto considerando a vazo de 9,18m/h tem-se uma perda de carga igual a:</p><p>m72,174,112,19estticaHBHpH</p><p>:regime ementrar Aps</p><p>m87,1625,212,19estticaHBHpH</p><p>inicial instante o Para</p><p>m12,192618,97361,0218,91618,0BH</p><p>total</p><p>total</p></li><li><p>Para a vazo desejada, que no caso 10,3 m, tem-se:</p><p>m 42,16BH</p><p>263,107361,023,101618,0BH</p><p>Sabe-se para situao inicial que: </p><p>2,7m14,17-16,87</p><p>:em perda areduzir se-devem 17,14pH</p><p>87,16pH12,1942,16</p><p>pHestticaHpHestticaH1BH2BHX</p><p>3,10</p><p>3,10</p><p>18,93,10</p></li><li><p>J para a situao em regime tem-se: </p><p>2,7m15,02-17,72</p><p>:em perda areduzir deve se tambmm 02,15pH</p><p>72,17pH12,1942,16</p><p>pHestticaHpHestticaH1BH2BHX</p><p>3,10</p><p>3,10</p><p>18,93,10</p><p>Portanto deseja-se uma vazo maior que a vazomxima, isto implica que se deve reduzir a perda decarga em 2,7 m, ou se fixar que a perda de cargapara a vazo de 10,3 m/h seja igual a 14,17 m paraa situao inicial, ou 15,02 m para quando ainstalao j estiver operando em regime.</p></li><li><p>Uma soluo possvel!</p><p>Mas no a nica ...</p></li><li><p>Resposta terica:</p><p>Primeiro deve-se verificar as velocidades para a nova vazo:</p><p>Dimetro nominal Material Espessura</p><p>Dint (mm) A (cm) v(m/s) Concluso</p><p>2" ao 40 52,5 21,7 1,32 ok</p><p>1,5" ao 40 40,8 13,1 2,18 ok</p><p>1" ao 40 26,6 5,57 5,14 deve ser eliminada</p></li><li><p>Alteraes possveis:</p><p>Eliminar o cotovelo de reduo e instalar a reduo excntrica na entrada da bomba o que far a mesma ficar igual as bancadas 6, 7 e 8.</p><p>Eliminar a tubulao de 1"na sada da bomba, o que trar a ampliao de 1 para 1,5" ser instalada na sada da mesma, isto aps um niple de 1"</p><p>Troca da reduo de 1,5 para 1"para uma ampliao de 1,5 para a 2"</p><p>Trocar o trecho de 3,035 m de tubulao de 1" para 2"</p><p>Eliminao do niple de ampliao de 1 para 2"</p><p>Eliminao da vlvula de trs vias</p><p>Eliminao da bucha de reduo de 2 para 1 1/4"</p><p>Eliminao do niple de reduo de 1 1/4" para 1"</p><p>Eliminar o trecho de 1" que est dentro do reservatrio de distribuio e substitu-lo por um de 2"</p><p>Trocar o cotovelo de 90 por uma curva longa</p></li><li><p>A perda de carga para a vazo de 10,3 m/h seria calculada da seguinte </p><p>forma: </p><p>Tubulao de 2"</p><p>L = 6,54 mvlvula de p com crivo Leq </p><p>= 19,81 m</p><p>curva longa de 90 Leq = 1,04 m</p><p>niple Leq = 0,01 m</p><p>unio Leq = 0,01 m</p><p>vlvula gaveta Leq = 0,7 m</p><p>vlvula globo s/ guia Leq = 17,68 m</p><p>unio Leq = 0,01 m</p><p>curva longa de 90 Leq = 1,04 m</p><p>sada de tubulao Leq = 1,5 m</p><p>somatria = 48,34 m</p><p>f = 0,0225</p><p>Hp2" = 1,84 m</p></li><li><p>Tubulao de 1,5"</p><p>L = 3,83 m</p><p>niple Leq = 0,01 m Venturi Ks =2,5red excntrica 2 para 1,5" </p><p>Leq = 0,38 m</p><p>niple Leq = 0,01 m propriedades do fluido transportado Q </p><p>vlv de reteno vertical Leq = 17,07 m</p><p>temp (C)</p><p>m</p><p>(kg/ms)</p><p>r</p><p>(kg/m)pv</p><p>(Pa) n (m/s) m/h</p><p>joelho fmea de 90 Leq = 1,41 m 26 996,8 8,73E-07 10,3vlvula globo s/guia Leq </p><p>= 13,72 m</p><p>Venturi Leq = 4,49 m</p><p>mat. tubo ao</p><p>ampliao de 1,5 para 2" Leq = 0,27 m espessura</p><p>Dint (mm) A (cm)</p><p>somatria = 41,19 m 40 40,8 13,1</p><p>f =0,0227</p><p>K(m) DH/k</p><p>Hp1,5" = 5,58 m 4,60E-05 887</p></li><li><p>Tubulao de 1"</p><p>ampliao de 1 para 1,5" Leq = 0,38 m</p><p>niple Leq =0,01</p><p>m</p><p>somatria =0,39</p><p>m</p><p>f = 0,024</p><p>Hp1" = 0,557 m</p><p>Portanto a perda de carga total : 7,97 m</p></li><li><p>Como ela menor, por exemplo que 15,02 m a vazo propiciada maior, o que implica que devemos </p><p>aumentar a perda. </p><p>O aumento da perda, pode por exemplo, se propiciado pelo </p><p>fechamento parcial da vlvula globo de 1,5. Neste caso s se ter alterao na perda para a </p><p>tubulao de 1,5.</p></li><li><p>Deve-se calcular a perda de carga total sem a vlvula globo de 1,5", portanto: </p><p>Tubulao de 1,5"</p><p>L = 3,83 m</p><p>niple Leq = 0,01 m</p><p>red excntrica 2 para 1,5" Leq = 0,38 m</p><p>niple Leq = 0,01 m</p><p>vlv de reteno vertical Leq = 17,07 m</p><p>joelho fmea de 90 Leq = 1,41 m</p><p>vlvula globo s/guia Leq = 0 m</p><p>Venturi Leq = 4,49 m</p><p>ampliao de 1,5 para 2" Leq = 0,27 m</p><p>somatria = 27,47 m</p><p>f = 0,0227</p><p>Hp1,5" = 3,72 m</p><p>Portanto a nova perda de carga total : 6,11 m</p></li><li><p>O aumento da perda de carga ser de: 8,91 m </p><p>O aumento anterior a perda de carga que deve ocorrer na vlvula que estar parcialmente fechada.</p><p>O novo Ks ser:36,75</p><p>Portanto o novo Leq = 66,1 m</p></li></ul>