Aula 4 e 5 de laboratório. Segundo semestre de 2012

Transcrição

1 Aula 4 e 5 de laboratório Segundo semestre de 2012

2 Gostaria de iniciar este encontro exlicando as estratégias que adotei ara a arendizagem neste semestre. Todas as essoas são caazes de arender. umas com mais dificuldades, outras com um ritmo mais lento, mas or herança genética da esécie seremos semre caazes de arender.

3 Estratégias de arendizagem são sequências integradas de rocedimentos ou atividades que o indivíduo executa com o roósito de facilitar a aquisição, o armazenamento e/ou a utilização da informação ou conhecimento. Esero que tenha sido considerado que não somos mais crianças no estabelecimento destas estratégias!

4 Sim foi considerado e as estratégias foram alicerçadas na andragogia e não na edagogia e isto significa que consideraremos a metodologia das erguntas e não a das resostas!

5 vivenciar alicar ANDRAGOGIA analisar conceituar

6 É O APRENDER FAZENDO ATRAVÉS DA PRÓPRIA EXPERIÊNCIA

7 Neste encontro, almejo atingir os seguintes objetivos:

8 Vamos evocar o roblema roosto na turma visualizar na bancada situação semelhante aos exercícios roostos na aula 3; 2. obter a equação da CCI ara uma dada instalação de bombeamento; 3. visualizar e resolver roblemas e comreender que não existe uma só solução.

9 Vamos rocurar enxergar o exercício da aula assada na bancada, só que no caso trabalhando com água

10 Observando a bancada 8, consideramos o trecho de diâmetro nominal de 1,5 de esessura 40, que tem também três singularidades que no caso são: válvula globo reta sem guia, tê de assagem direta e uma válvula esfera. A temeratura de escoamento da água é medida em Fahrenheit (símbolo: F).

11 E aí basta acrescentar ao comrimento de 2 m os comrimentos equivalentes de cada uma das singularidades.

12 Ao lado odemos observar o sentido de escoamento d água.

13 Para que ossamos determinar o desnível do fluido manométrico, devemos determinar a variação de ressão entre as seções (1) e (2), orém ara isto nos dearamos com uma dificuldade, que seria a determinação da vazão de escoamento, isto orque, o ainel que registraria a vazão medida elo medidor eletromagnético está danificado. ainel medidor

14 Como a(o) engenheira(o) deve resolver roblemas, este é só mais um. Para resolvê-lo, roonho uma análise da curva característica da bomba (CCB), que ode ser construída através da tabela obtida através da curva fornecida elo fabricante.

15 Dados ara a CCB

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17 Para a determinação da vazão nós alicamos a equação da energia entre a seção de entrada e de saída da bomba. (s) (e)

18 Valores a serem coletados a uma rotação n lida

19 s ms s e me e s e e s e s B s B e H H v v z z H H H H Equacionamentos sugeridos!

20 Mas ara a determinação da vazão ela CCB, devemos corrigir a carga manométrica ara a rotação de 3500 rm H B H n B exeriência 2 exeriência

21 H B3500 A vazão deve ser corrigida ara a rotação n lida Q 3500

22 Obtemos a vazão ara a rotação do exerimento através da condição de semelhança entre o coeficiente de vazão do modelo (nlida) e o rotótio (3500 rm), ou seja: n mod elo m Q m D 3 r Como D m r m rotótio n D Q D r 3 r, temos : Q n m m Q n Q n n lida lida Q Com a vazão da rotação lida, odemos calcular a erda de carga entre as seções (1) e (2), já que:

23 H L Observações: f 2m; Leq L Leq D H VGL Leq Leq 2 Q 2g A V.esfera 2,onde : Leq tê _ assagem_ direta 1. Leq VGL e Leq V.esfera devem ser obtidos no catálogo da Miel; 2. Leq tê_assagem_direta deve ser obtido no catálogo da Tuy; 3. O coeficiente de erda de carga distribuída (f) deve ser obtido no sítio: lembrando que: a. massa esecífica, viscosidade e viscosidade cinemática obtidos em função da temeratura de escoamento d água; b. tubo de diâmetro nominal 1,5 com esessura 40 deve ter seu diâmetro interno e área da seção livre obtidos na norma ANSI B3610 que encontra-se no sítio: c. aceleração da gravidade igual a 9,8 m/s² ou o valor obtido ara SBC.

24 Calculada a erda de carga, alicamos a equação da energia entre as seções (1) e (2) e determinamos a diferença de ressão 1 2, já que: H 2g v z 2g v z H H H

25 Aós a determinação de 1 2, alicando a equação manométrica, determinamos o desnível do fluido manométrico, que no caso é o bromofórmio (CHBr 3 ) que tem massa esecífica igual a 2960 kg/m³ e aí resolvemos o rimeiro roblema roosto.

26 Segundo roblema Dado o desenho do róximo slide e considerando a CCB e obtendo a equação da CCI em função da vazão, do coeficiente de energia cinética e dos coeficientes de erda de carga distribuída, ede-se determinar o onto de trabalho que ara este exercício será: vazão, carga manométrica, rendimento e otência da bomba. Comare esta vazão de trabalho com a vazão obtida no rimeiro roblema e se houver diferença comente as ossíveis causas.

27 Turma 140 = quarta aula e turma 240 = quinta aula Númeração Nome da singularidade 1 válvula de oço 2, 18 e 32 válvula esfera 3, 6, 9, 11, 13, 15, 21 e 26 nile 4 e 30 tê de assagem direta 5, 22 e 25 curva longa fêmea 7, 10 e 24 união fêmea 8 redução excêntrica 12 luva de amliação 14 válvula de retenção vertical 16 cruzeta de saída lateral 17, 19, 29 e 31 união macho 23 luva de PVC 27 tê de saída lateral 28 válvula globo reta sem guia

28 Exercício: escrever a equação da CCI e traçá-la através do Excel.

29 Vamos evocar o roblema roosto na turma 240

30 Vamos rocurar enxergar o exercício da aula assada na bancada, só que no caso trabalhando com água O esquema a seguir encontra-se em um local onde a aceleração da gravidade ode ser considerada igual a 9,8 m/s² e reresenta um trecho de uma instalação destinada a transortar um fluido (massa esecífica relativa igual a 0,88 e viscosidade igual a 0,64 x 10-3 Pa*s) através de uma tubulação de aço 40 com diâmetro nominal de 1,5 e com uma vazão de 2,36 L/s. Pede-se determinar o desnível do fluido manométrico. Dados: rugosidade do aço considerada igual a 0,046 mm O fluido manométrico é o mercúrio ( = kg/m³) adrão_líquidos = água_4 0 C = 1000 kg/m³ Diagrama de Rouse (0) 8 m 3 m K S = 0,5 (1) 1 m (2)

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32 Primeiro roblema: mantendo o nível constante no reservatório suerior em 300 mm (bancadas 1,2, 3 e 7) e 700 mm (bancadas 4, 5 e 6) que é lido no iezômetro utilizado como medidor de nível no reservatório suerior, determine o desnível do bromofórmio utilizado como fluido manométrico no manômetro diferencial em forma de U e que será instalado no fundo do reservatório (onto (2)) e a seção imediatamente antes (a montante) da torneira (onto 1).

33 Para a determinação do desnível do fluido manométrico (CHBr 3 e Hg) determinamos a ressão no onto (2) e no onto (1).

34 Para a solução deste rimeiro roblema basta observarmos que o fluido dentro do reservatório suerior encontra-se em reouso (nível constante) o que ermite determinar a ressão no seu fundo evocando o conceito de ressão em um onto fluido ( = x h + atm_local ), já na seção (1) a ressão ode ser determinada lembrando que um iezômetro lê a carga de ressão (h = /). Aí basta alicar a equação manométrica entre os ontos (1) e (2) que obteremos o desnível do fluido manométrico.

35 Evocando a equação manométrica Para se obter a equação manométrica, deve-se adotar um dos dois ontos como referência. Parte-se deste onto, marcando a ressão que atua no mesmo e a ela soma-se os rodutos dos esos esecíficos com as colunas descendentes (+S*h descendente ), subtrai-se os rodutos dos esos esecíficos com as colunas ascendentes (-S*h ascendente ) e iguala-se à ressão que atua no onto não escolhido como referência.

36 Exemlo de alicação da equação manométrica entre dois ontos que encontram-se no mesmo nível, é imortante observação que isto não ocorre no roblema roosto. Adotando- secomo referênciao onto(1) : 1 1 x * 2 H2O h * h * Hg H2O H2O h * Hg x * H2O 2

37 Problema 2: Para as duas situações anteriores: 300 mm (bancadas 1,2, 3 e 7) e 700 mm (bancadas 4, 5 e 6), ede-se calcular a Sl eq_exerimental até a seção à montante da torneira (seção (1)) e comará-lo, com a somatória obtida através das tabelas de comrimentos equivalentes do catálogo da Tuy. Imortante neste roblema o bocal convergente é mantido fechado.

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39 Para resolvermos este segundo roblema, mantendo o nível do reservatório suerior constante em 300 mm (bancadas 1, 2, 3 e 7) e em 700 mm (bancadas 4, 5 e 6), alicamos a equação da energia do nível do reservatório (N) à seção a montante da torneira (seção (1)). H H H z N N N 1 2 N v 2g N1 z v 2g Aós a leitura do iezômetro (1), fechamos a torneira o que ossibilita a determinação da vazão de escoamento através do reservatório de nível suerior, já que: 2 1 H N1 Q h A t tanque

40 Conhecida a vazão e tendo a temeratura de escoamento d água, odemos calcular a erda entre o nível e a seção 1, bem como o coeficiente de erda de carga distribuída, já que temos que o tubo é de aço com diâmetro nominal de ¾ com esessura 40 e aí basta calcularmos a somatória dos comrimentos equivalentes: H N 1 f L D H Leq Q 2 2g A 2 A somatória dos comrimentos equivalentes deve ser comarada com a obtida através do catálogo da Tuy, onde eventuais diferenças devem ser comentadas.

41 Problema 3: Para os níveis constantes no reservatório suerior 300 mm (bancadas 1,2, 3 e 7) e 700 mm (bancadas 4, 5 e 6), considerando também o escoamento elo bocal convergente, ede-se a erda de carga no conjunto: saída do reservatório + válvula esfera + bocal convergente.

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43 Turma 240 = quarta aula e turma 140 = quinta aula O DESENHO DA INSTALAÇÃO DE QUEDA LIVRE QUE ALIMENTA A TORNEIRA NÃO ESPECIFICA AS SINGULARIDADES EXISTENTES NA BANCADA.

44 Bancada 8

45 Imortante Vamos considerar, antes de abrir o bocal convergente, a mesma carga de ressão no iezômetro (1), já que isto garante que teremos a mesma vazão em queda livre ela torneira (Qtorneira) e a mesma erda de carga até a seção a montante da torneira (seção (1)). ESTA É A MESMA SITUAÇÃO DO PROBLEMA 1 E 2.

46 Primeira ossibilidade de solução do roblema 3: balanço de otências entre o nível de catação, saída do bocal convergente e seção (1). Q Q B B H H C Q B CCI _ da _ bancada H B Q Q T T H H 1 N 1 Q Q BC BC H H BC edida H edida H saída _ reservatório H válvula_ esfera H bocal

47 Para a determinação da carga manométrica da bomba nós alicamos a equação da energia entre a seção de entrada e de saída da bomba. (s) (e)

48 Segunda ossibilidade de solução do roblema 3: balanço de otências entre o nível do reservatório suerior, saída do bocal convergente e seção (1). Q Q B T H H N Q N 1 T Q H BC 1 Q H BC edida H BC H edida H saída _ reservatório H válvula_ esfera H bocal