MAPA – MÁQUINAS DE FLUXO – 54/2023
M.A.P.A. MÁQUINAS DE FLUXO
Seleção de máquinas de fluxo motoras e geradoras
Olá, aluno(a),
Tudo bem? Seja bem-vindo(a) à nossa atividade M.A.P.A. SUB da disciplina Máquinas de fluxo. Esta atividade tem como tema “Seleção máquinas de fluxo motoras e geradoras”. Nesta atividade você encontrará situações onde terá que aplicar os conhecimentos adquiridos durante a disciplina de máquinas de fluxo para propor a escolha de alguns problemas.
As suas tarefas nesse M.A.P.A. serão:
Selecionar turbinas hidráulicas para uma CGH.
Selecionar uma bomba e calcular as perdas de carga de um sistema de bombeamento.
Bom trabalho!
Profº Dário Machado Júnior
INSTRUÇÕES DE ENTREGA
Este é um trabalho INDIVIDUAL. As respostas devem ser entregues utilizando o Modelo de Resposta MAPA SUB Máquinas de Fluxo disponibilizado.
Sobre o seu preenchimento, é necessário o cumprimento das seguintes diretrizes:
Não serão aceitas respostas que constam apenas o resultado numérico, sem que seja demonstrado o raciocínio que o levou a encontrar aquela resposta;
Toda e qualquer fonte e referência que você utilizar para responder os questionários deve ser citada ao final da questão;
Após inteiramente respondido,o Modelo de Resposta MAPA Máquinas de Fluxo deve ser enviado para correção pelo seu Studeo em formato de arquivo DOC / DOCX ou PDF, e apenas estes formatos serão aceitos;
O Modelo de Resposta MAPA Máquinas de Fluxo pode ter quantas páginas você precisar para respondê-lo, desde que siga a sua estrutura;
O Modelo de Resposta MAPA Máquinas de Fluxo deve ser enviado única e exclusivamente pelo seu Studeo, no campo “M.A.P.A.” desta disciplina. Toda e qualquer outra forma de entrega deste Modelo de Resposta MAPA não é considerada.
A qualidade do trabalho será considerada na hora da avaliação, então preencha tudo com cuidado, explique o que está fazendo, responda as perguntas e mostre sempre o passo a passo das resoluções e deduções.
Quanto mais completo seu trabalho, melhor!
Problemas frequentes a evitar:
Coloque um nome simples no seu arquivo para não se confundir no momento de envio;
Se você usa OPEN OFFICE ou MAC, transforme o arquivo em PDF para evitar incompatibilidades;
Verifique se você está enviando o arquivo correto! É o MAPA da disciplina certa? Ele está preenchido adequadamente?
Como enviar o arquivo:
Acesse no Studeo o ambiente da disciplina e clique no botão M.A.P.A. No final da página há uma caixa tracejada de envio de arquivo. Basta clicar nela e então selecionar o arquivo de resposta da sua atividade;
Antes de clicar em FINALIZAR, certifique-se de que está tudo certo, pois uma vez finalizado você não poderá mais modificar o arquivo.
Sugerimos que você clique no link gerado da sua atividade e faça o download para conferir se está de acordo com o arquivo entregue.
Sobre plágio e outras regras:
Trabalhos copiados da internet ou de outros alunos serão zerados;
Trabalhos copiados dos anos anteriores também serão zerados, mesmo que você tenha sido o autor.
A equipe de mediação está à sua disposição para o atendimento das dúvidas por meio do “Fale com o Mediador” em seu Studeo. Aproveite essa ferramenta!
CONTEXTUALIZAÇÃO
1) As máquinas de fluídos, como estamos estudando neste módulo foram fundamentais para a nossa evolução, seja auxiliando no transporte de fluídos ou então utilizando a energia do fluído para transformá-la em outra forma de energia, como é o caso na energia elétrica.
O Brasil é um País que possui sua matriz energética amplamente renovável, sendo a energia hidráulica a principal fonte de energia que abastece o país, este tipo de energia é gerada através do aproveitamento da energia que um fluído possuí. No caso de usinas hidroelétricas, uma grande quantidade de água, que escoa por um rio possuí uma elevada energia potencial, e ao sofrer uma queda, parte dessa essa energia potencial se transforma em energia cinética ao passar por uma turbina.
Na atividade de hoje você será o engenheiro responsável por analisar a melhor opção de empreendimento para uma área rural que possuí um rio com vazão disponível para utilização de 7m³/s, este rio possuí uma queda de água com 50m de altura. Visando a instalação de uma pequena usina para geração de energia elétrica, analise os seguintes cenários:
- a) Utilizando um gerador elétrico de 12 polos, e a velocidade de rotação específica, qual seria aa opções de turbina para esta situação?
Onde:
nqa = velocidade de rotação especifica (adimensional)
n = rotação do rotor (rps)
Q= vazão de projeto (m3/s)
Y = salto energético especifico (J/kg)
O salto energético pode ser obtido pela seguinte relação:
Y = g.h
Onde:
g = gravidade (m/s²)
h = altura de queda (m)
Fonte: Bottender, P. H. M. Máquinas de Fluxo (Unicesumar)
- b) Considerando as eficiências hidráulicas, referente as perdas de carga, como sendo 93%, a eficiência da turbina 90% e a eficiência do gerador elétrico 97%, qual seria a potência elétrica produzida? (Considere a densidade da água=1000kg/m³ e a gravidade=9,81m/s²)
2) Uma bomba é um equipamento com a função de transferir energia de uma determinada fonte para um liquido, permitindo que ele possa se deslocar de um ponto para outro, inclusive vencendo desníveis geométricos.
E bomba centrífuga são aquelas que desenvolvem a transformação de energia através do emprego de forças centrífugas. Elas possuem pás cilíndricas, com geratrizes paralelas ao eixo de rotação, sendo essas pás fixadas a um disco e a uma coroa circular, compondo o rotor da bomba.
Em relação a curva característica de uma bomba, podemos dizer que é a expressão cartesiana de suas características de funcionamento, expressas por vazão, em m3/h na abcissa e na ordenada Altura, em mca (metros de coluna d’água).
A cavitação, como também estudamos durante este módulo, é um fenômeno indesejado que pode ocorrer nas máquinas de fluxo. Para calcularmos este fenômeno, devemos levar em conta alguns parâmetros, como altura de sucção, perda de carga na sucção, pressão atmosférica e pressão de vapor do fluído. Calculando o NPSH(d) é possível analisarmos se uma bomba está ou não operando em uma condição de cavitação.
Uma outra tarefa que você terá é selecionar uma bomba para suprir um sistema de bombeamento nesta propriedade:
No sistema a seguir, você será responsável por realizar a seleção de uma bomba para um sistema de bombeamento que deve elevar uma vazão de água de 5m³/h a uma altura de 15m. O diâmetro interno da tubulação é de 1” (25,4mm) e o comprimento total da tubulação é de 28m, sendo o comprimento total da tubulação de sucção de 3,8m, com uma altura de sucção de 1,7m. Na sucção temos uma válvula gaveta (k=0,2) e um cotovelo 90 ° com raio médio (k=0,7). No recalque temos 2 cotovelos 90° com raio médio (k=0,7). Considere que a água está a 25°C e possui viscosidade cinemática igual a 0,8.10 m²/s
.
Fonte: Autor
Para encontrar a perda de carga distribuída, necessitamos encontrar o fator de atrito (f), para isso podemos utilizar o diagrama de Moody.
Onde:
DP = perda de pressão ou de carga (m).
f = fator de fricção (dado encontrado em tabelas).
L = comprimento equivalente da tubulação (m).
DL = diâmetro interno da tubulação (m).
v = velocidade média do fluido (m/s).
g = aceleração da gravidade (9,81m/s).
Para encontrar a rugosidade relativa (𝞮/d) considere a rugosidade absoluta da tubulação sendo 0,0508mm
-6
Fonte: Fox, R.W. McDonald, A.T. and Pritchard, P.J.; “ Introdução à Mecânica dos Fluidos”, LTC, 6a ed. (2004)
Para encontrar a perda de carga localizada, utilizamos a seguinte fórmula:
- a) Qual deve ser a altura manométrica da bomba a ser selecionada? Considere as perdas de carga do escoamento.
- b) Se o NPSH requerido é de 5,2m, esta bomba operará em uma condição de cavitação? Utilize um fator de segurança de 15%, em relação ao NPSH requerido. (Considere a pressão atmosférica do local = 97kPa e a densidade da água=1000kg/m³)
Para encontrar a pressão de vaporização, podemos utilizar a seguinte tabela:
