ENUNCIADO: Dimensionar a adutora por recalque CAP - ETA através do método do diâmetro econômico.

Transcrição

1 ENUNCIADO: Dimensionar a adutora por recalque CAP - ETA através do método do diâmetro econômico. I Dados: Conforme Figura 01em anexo, Q = 25,77 L/s ; C = 130 (F O F O ) ; K = 1,2 ; K FOFO = 1,0 Custo de energia (CE): R$ 0,09 / kwh Cota da Válvula de Pé com Crivo: 56,80 m h gr = desnível geométrico recalque = 128,00 m 89,00m = 39,00 m h gs = desnível geométrico sucção = 89,00 m 84,00 = 5,00 m h gt = desnível geométrico total = 39,00 m + 5,00 m = 44,00 m L R = comprimento de recalque = 44,00 m ; L S = comprimento de sucção = 7,00 m II Dimensionamento 1. Diâmetro Econômico: D econ = K x (Q) 0,5 ; D econ =1,2 x (0,02577) 0,5 ; D econ = 0,192 m; Adota-se D = 200 mm; 2. D R = D E ; D S > D R Estimado o diâmetro econômico, toma-se o primeiro menor e o primeiro maior diâmetros comerciais para o desenvolvimento do estudo econômico, o qual se encontra na Tabela 01: Cálculo para o Recalque 3 Velocidade: V = Q/A ; V = 0,02577/( x D i ²/4) ; V = 0,02577/( x (0,2-2x0,0049)²/4) ; V = 0,02577/( x 0,19²/4) ; V = 0,91 m/s 4 Perda de Carga Unitária: J = [Q/(0,279 x C x D 2,63 )] (1/0,54) ; J = [0,02577/(0,279 x 130 x 0,192 2,63 )] 1,85 ; J = 0,0046 mca/m 5 Perda de Carga Contínua: hp C = J x L ; hp C = 0,0046 x 44 ; hp C = 0,20 m 6 Perda de Carga Localizada: hp L = 10 x V²/(2 x g) ; hp L = 10 x 0,91²/(2 x 9,81) ; hp L = 0,42 m 7 Perda de Carga Total: hp T = hp C + hp L ; hp T = 0,20 + 0,42 ; hp T = 0,62 m 8 Altura Manométrica: H MAN = h g + hp T ; H MAN = ,62 ; H MAN = 39,62 m Cálculo para a Sucção 3 Velocidade: V = Q/A ; V=0,02577/( x D i ²/4) ; V = 0,02577/( x (0,25-2x0,0055)²/4); V = 0,02577/( x 0,239²/4) ; V = 0,57 m/s 4 Perda de Carga Unitária: J = [Q/(0,279 x C x D 2,63 )] (1/0,54) ; J = [0,02577/(0,279 x 130 x 0,239 2,63 )] 1,85 ; J = 0,0016 mca/m

2 5 Perda de Carga Contínua: hp C = J x L ; hp C = 0,0016 x 7 ; hp C = 0,011 m 6 Perda de Carga Localizada: hp L = 10 x V²/(2 x g) ; hp L = 10 x 0,57²/(2 x 9,81) ; hp L = 0,17 m 7 Perda de Carga Total: hp T = hp C + hp L ; hp T = 0, ,17 ; hp T = 0,181 m 8 Altura Manométrica: H MAN = h g + hp T ; H MAN = 5 + 0,18 ; H MAN = 5,18 m Cálculo para o Conjunto Recalque-Sucção 9 Altura Manométrica Total: H MAN,T = H MAN,R + H MAN,S ; H MAN,T = 39,62 + 5,18 ; H MAN,T = 44,80 m 10 Celeridade e Fase da Canalização: C = 9900/[48,3 + k x (D/e)] 0,5 ; C = 9900/[48,3 + 1 x (0,19/0,0049)] 0,5 ; C = 1060,93 m/s ; Obs: e = 4,90 mm para D = 200 mm, F O F O ; = 2 x L/C ; = 2 x 44/1048,71 ; = 0,083 s 11 Cálculo da Sobrepressão: SP = C x (V/g) x (/T); SP = 1048,71 x (0,91/9,81) x (0,084/8) ; SP = 1,02 mca 12 Pressão Total: P T = H MAN,T + SP ; P T = 44,80 + 1,02 ; P T = 45,82 mca Potência da Bomba: P B = (Q x H MAN )/(75 x B ) ; P = P B x M ; Conforme catálogo de bombas centrígugas, obtém-se P B = 23,68 CV = 17,43 kw para B = 0,65 ; Observar Figura 02. Para M = 0,7 obtém-se P = 23,68 x 0,7 ; P = 16,58 CV ; P = 12,19 kw. Figura 02: Ponto de Trabalho

3 15 Energia Consumida por Dia: E = P x t ; E = 12,19 x 24; E = 292,56 kwh 16 Custo Anual do Consumo de Energia: CAE = E x CE x 365dias ; CAE = 292,56kWh x (R$0,09/kWh) x 365 ; CAE = R$9.611/ano 17 Custo Total dos Tubos: CTT = LTT x CUT ; CTT = (R$100/m) x 44m ; CTT = R$4.400,00 18 Custo do Conjunto Moto-Bomba: CMB = 2 conjuntos x CCMB ; CMB = R$15.000,00 19 Custo Total de Investimento: CTI = CTT + CMB ; CTI = 4.400, ,00 ; CTI = R$19.400,00 20 Custo Financeiro: CF = CTI x 12% a.a. ; CF = x 12% ; CF = R$2.328,00 21 Valor Presente para Reposição das Bombas: Vp RB = C RMB /(1 + j)^n ; Vp RB = /(1 + 0,12)^8 ; Vp RB = R$ 6.058,25 22 Valor Presente de Energia: Vp E = CAE x [(1 + j)^(n 1)/(j x (1 + j)^n] ; Vp E = x [(1 + 0,12)^9/(0,12 x (1 + 0,12)^10)] ; Vp E = R$ ,05 23 Valor Presente Total: Vp T = CTI + Vp RB + Vp E ; Vp T = , ,05 ; Vp T = R$ ,30 Tabela 01: Desenvolvimento do Estudo Econômico 1. Diâmetro (mm) D = Diâm. Econ. = D = 2. Recalque / Sucção Velocidade (m/s) 1,66 0,91 0,91 0,57 0,57 0,39 4. J (mca/m) 0, , ,0048 0,0016 0,0016 0, hp C (mca) 0, , ,21 0,011 0,07 0, hp L (mca) 1,40 0,42 0,42 0,17 0,17 0, hp T (mca) 2,31 0,45 0,63 0,18 0,24 0, H MAN (mca) 41,31 5,45 39,63 5,18 39,24 5, H MAN Total (mca) 46,76 44,81 44, C (m/s) 1.100, , , SP (mca) 1,86 1,02 0, P T (mca) 48,62 45,83 44, P (CV) 17,30 16,58 16, P (kw) 12,72 12,19 12, E (kw) 305,37 292,61 289, CAE (R$/ano) , , , CTT (R$) 2.860, , , CMB (R$) , , , CTI (R$) , , , CF (R$/ano) 1.783, , , Vp RB (R$) 4.846, , , Vp E (R$) , , , Vp T (R$) , ,41 79, ,49 Menor Custo Global (R$) ,60 O diâmetro de 200 mm apresentou o menor custo anual total, o qual deve ser adotado. Logo, a bomba é de 16,58 CV, o rendimento de 65 % e o NPSH requerido de 4,00 m.

4 24 Determinação do nível mínimo de água no poço de sucção: O nível mínimo de água (NA4) no poço de sucção é definido conforme segue: NPSH d i s p NPSH r e q + 1m ; NPSH d i s p 5,0 m; NPSH d i s p = pa - pv - As - ps Calcula-se As = pa - NPSH d i s p - pv - ps Cálculo das perdas na sucção (ps): perdas localizadas: h L = k. V 2 =...;V (adotado) = 1,5 m/s e k na Tabela 02, 2g Tabela 02: Valores de k Singularidade k entrada na tubulação 0,5 válvula de pe com crivo 2,0 curva de 45º 2 x 0,3 redução excêntrica 0,4 Total: 3,5 perdas distribuídas ao longo da tubulação: dada a Fórmula Universal, 2 L V h D f D 2g ; D = f (Q; V=1,5 m/s), Onde: D é aquele definido no diâmetro econômico 1 f k 2 log 3,7 D 2,52 R f sendo k = 0,0001, resulta f =... e h D =... Definição do NA mínimo: A perda total na sucção é: ps = h L + h D =... m Altura da sucção: A s = pa - NPSH d i s p - pv - ps =... m, no máximo Cota do NA min no poço de sucção: NA 4 = CEB As =... m.

5 ANEXO: FIGURA 01 Eixo da ETA 128,00 m HD ETA Registro de Gaveta Luva Válvula de Retenção Eixo da bomba 89,00 m Poço de Sucção da Captação Eixo da válvula 84,00 m Válvula de Pé de Crivo