Lista de exercícios II - Bombas

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<p>Mecânica dos Fluidos Aplicada (ENG 07010) – Prof. Jordana Corralo Spada</p><p>1</p><p>EQUIPAMENTOS INDUSTRIAIS – ENG 07075</p><p>Lista de exercícios II – MÓDULO 1</p><p>1) a) Qual é a rotação específica (Ns) de uma bomba que recalca 200 l/s sob uma carga</p><p>(altura total de elevação) de 37,5 m a 1760 rpm?</p><p>b) Qual a geometria do impelidor recomendada para esta bomba?</p><p>c) Determine a altura total de elevação e a capacidade de vazão desta bomba operando a</p><p>1480 rpm, na mesma condição de eficiência.</p><p>R.: a) Ns: 52 (sistema internacional); b) tipo francis; c) 0,17 m3/s e 26,5 m.</p><p>2) As curvas características de uma bomba instalada em um local com altitude de</p><p>1200 m são representadas pelas equações abaixo:</p><p>H = 40 + 3,7Q - 5Q2 [mca; L/s]</p><p>η = 45Q – 15Q2 [%; L/s]</p><p>NPSHr = 0,1Q2 [mca; L/s]</p><p>A máquina deve elevar água entre dois reservatórios abertos que se encontram</p><p>separados por uma altura estática total de 20m. As perdas de carga nos trechos de</p><p>sucção e descarga são dadas por:</p><p>hfs = 1 Q2 (mca; L/s)</p><p>hfd = 5 Q2 (mca; L/s)</p><p>a. Determine a vazão e altura manométrica total do sistema. R.: Hs= 34 m e Q= 1,53</p><p>L/s</p><p>b. Calcule o rendimento e a potência (hp) de acionamento no eixo da bomba no ponto</p><p>de trabalho. = 33,7 %; W=2,06 hp</p><p>c. Verifique a ocorrência de cavitação no ponto de trabalho considerando que a</p><p>temperatura da água é de 30°C e que a altura geométrica de sucção é 3,5 m.</p><p>R.: NPSHd=2,76 m e NPSHr= 0,233 m (Não ocorre cavitação!)</p><p>d. Para as condições do item anterior, isto é, na vazão do ponto de trabalho, calcule a</p><p>máxima altura geométrica de sução de forma a obter NPSHr + 0,6m = NPSHd.</p><p>R.: hs= 5,44 m</p><p>e. Se fosse necessário operar o sistema com vazão de 1.3L/s, qual seria a perda de carga</p><p>localizada introduzida pelo fechamento de um registro. R.: Perda de carga no registro:</p><p>6,22 m</p><p>Mecânica dos Fluidos Aplicada (ENG 07010) – Prof. Jordana Corralo Spada</p><p>2</p><p>f. Determine o ponto de trabalho quando duas bombas iguais a anterior operam em</p><p>paralelo no sistema dado. R.: Hs= 39 m e Q= 1,9 L/s</p><p>3) Considere uma instalação de bombeamento entre dois reservatórios de água abertos</p><p>com as seguintes características:</p><p>Altitude local: 720 m</p><p>Temperatura: 25°C</p><p>Tubulação de sucção:</p><p> Altura geométrica de sucção positiva: 3 m</p><p> Diâmetro interno: 150 mm</p><p>Tubulação de recalque</p><p> Altura geométrica de recalque: 12 m</p><p> Diâmetro interno: 125 mm</p><p>As perdas de carga estão relacionadas com a vazão (em m3/s) de acordo com as</p><p>seguintes equações:</p><p>hfs = 695,729 × Q1,852 (Tubulação de sucção)</p><p>hfd = 12910,07 × Q1,852 (Tubulação de descarga)</p><p>a) Determine a curva do sistema (H em função da vazão)</p><p>b) O gráfico abaixo corresponde às curvas características da bomba KSB-MEGANORM 50-125.</p><p>Especifique o diâmetro de rotor mais adequado para trabalhar com uma vazão mínima</p><p>de 90 m3/h. R.: rotor de 142 mm.</p><p>Mecânica dos Fluidos Aplicada (ENG 07010) – Prof. Jordana Corralo Spada</p><p>3</p><p>c) Para o rotor especificado no item acima, determine o rendimento da bomba (%), a</p><p>potência requerida no eixo de acionamento da bomba (hp), o NPSH requerido e o NPSH</p><p>disponível. Você trabalharia com esta bomba? R.: Q = 96 m3/h; ~79% ; ~14 hp;</p><p>NPSHd= 5,28 m.</p><p>4) A curva de AMT versus vazão de uma bomba centrífuga que gira a 3.550 rpm está</p><p>representada na figura abaixo. Trace a curva de AMT versus vazão para a rotação de</p><p>3.000 rpm. R.: solução gráfica</p><p>5) A curva da bomba mostrada no desenho abaixo indica que esta bomba operando a</p><p>3500 rpm e uma vazão de 1600litros/minuto, com rotor de 159 mm, produz um head de</p><p>42m. Se a velocidade de operação da bomba for alterada para 1700 rpm quais serão os</p><p>novos valores de: vazão, head e potência, pelas relações de semelhança de bombas. R.:</p><p>Q2= 777,14 L/min ou 0,013 m3/s; H2= 9,91 m; W2=1722 J/s</p><p>Mecânica dos Fluidos Aplicada (ENG 07010) – Prof. Jordana Corralo Spada</p><p>4</p><p>6). A bomba abaixo é alimentada com água a 15º C de um tanque pressurizado (20 kPa)</p><p>na vazão de 1600 l/min. Sabendo que o nível do liquido está a 4 m abaixo da sucção da</p><p>bomba e que a perda de carga na tubulação de sucção e nos acessórios são 1,5 m e 1,0 m,</p><p>respectivamente, avalie a possibilidade de cavitação desta bomba localizada 6 m acima</p><p>do nível do mar, com um NPSHr de 6 m. R.: NPSHd = 5,68 m (Vai cavitar!)</p><p>7) Com os dados das figuras abaixo calcule o NPSHd das bombas. Qual delas poderia</p><p>ser usada com uma bomba com um NPSHr = 6,5 m. R.: NPSHd da bomba afogada =</p><p>11,63 m; NPSHd da bomba com sucção positiva = 7,63 m. Neste caso, as duas bombas</p><p>poderiam ser usadas.</p><p>8) Uma bomba centrífuga, com rotação igual a 1750 rpm, com curva característica dada</p><p>pela tabela a seguir, está conectada a um sistema de elevação de água que consta de</p><p>duas tubulações e dois reservatórios. Uma tubulação de 0,10 m de diâmetro,</p><p>comprimento de 360 m e fator de atrito f = 0,015 está ligada ao reservatório com nível</p><p>d’água na cota de 800 m, e a outra, de 0,15 m de diâmetro, comprimento de 900 m e</p><p>fator de atrito f = 0,030, está ligada ao reservatório com nível d’água na cota de 810 m.</p><p>O reservatório inferior tem nível d’água na cota 780 m. Assumindo que os fatores de</p><p>atrito sejam constantes, ou seja, independentes da vazão, determine:</p><p>a) Ponto de funcionamento do sistema - R.:Q= 0,03 m3/s e H=34m;  70%</p><p>b) As vazões em cada tubulação - R.: Q1=0,018 m3/s e Q2=0,012 m3/s</p><p>c) A potência absorvida pela bomba - R.:14,28 kW</p><p>Mecânica dos Fluidos Aplicada (ENG 07010) – Prof. Jordana Corralo Spada</p><p>5</p><p>Q (m3/s) 0 0,006 0,012 0,018 0,024 0,030 0,036 0,042</p><p>H (m) 50,6 49,0 46,3 42,4 39,2 34,2 29,5 23,6</p><p> (%) 0 40 74 86 85 70 46 8</p>