Trocador de calor industrial, fabricação ,montagem e finalidade, aplicação, tipos, locais de utilização, funcionamento, riscos operacionais, princípios de falha, classificação, fluidos utilizados, mecanismo de acionamento, manutenção, planejamento, consumo de energia, eficiência energética, vida util de utilização do produto conforme operação,Em um trocador de armazenamento, os ambos fluidos
percorrem alternativamente as mesmas passagens de
troca de calor,O trocador de tubo duplo consiste de
dois tubos concêntricos.
• Um dos fluidos escoa pelo tubo
interno e o outro pela parte anular
entre tubos, em uma direção de
contra fluxo.
• Este é talvez o mais simples de todos
os tipos de trocador de calor pela fácil
manutenção envolvida. É geralmente
usado em aplicações de pequenas
capacidades,rocador de calor em serpentina
• Este tipo de trocador consiste em uma ou
mais serpentinas (de tubos circulares)
ordenadas em uma carcaça.
• Uma grande superfície pode ser
acomodada em um determinado espaço
utilizando as serpentinas.
• As expansões térmicas não são nenhum
problema, mas a limpeza é muito
problemática Trocadores de calor tipo placa
• Este tipo de trocador normalmente é
construído com placas planas lisas ou com
alguma forma de ondulações.
• Geralmente, este trocador não pode
suportar pressões muito altas, comparado
ao trocador tubular equivalente.
• São trocadores de calor tipo compactos.
▪ A razão entre a área de superfície de
transferência de calor e o volume do
trocador é maior que 700 m2/m3.
▪ Exemplo: radiadores de automóveis
(As
/V=1100 m2/m3).,Trocadores de calor de placa aletada
• São construídos de forma que aletas
planas ou onduladas são separadas
por chapas planas.
• Correntes cruzadas, contracorrente ou
correntes paralelas são arranjos
facilmente obtidosClassificação de trocadores de calor:
Particularidades:
Trocadores de calor de acordo com a disposição do escoamento
Trocadores de calor de correntes paralelas
• Os fluidos quente e frio entram na mesma
extremidade do trocador de calor, fluem na
mesma direção e deixam juntos a outra
extremidade.
Trocadores de calor em contracorrente
• Os fluidos quente e frio entram em
extremidades opostas do trocador de calor
e fluem em direções opostas
Trocadores de calor de correntes cruzadas
perpendicularmente um ao outro.
• Os fluidos, em geral, fluem
• Na disposição em correntes cruzadas, o
escoamento pode ser misturado ou não
misturado,Trocadores de calor de correntes
cruzadas
• Os fluidos, em geral, fluem
perpendicularmente um ao outro.
• Na disposição em correntes cruzadas, o
escoamento pode ser misturado ou não
misturado.
Trocadores de calor de escoamento em
multipasse
• A configuração em passes múltiplos é
frequentemente empregada em trocadores
de calor por intensificar a troca térmica.
• É possível uma grande variedade de
configurações
rocadores de calor de correntes paralelas
• Os fluidos quente e frio entram na mesma
extremidade do trocador de calor, fluem na
mesma direção e deixam juntos des
2. Bombas
Bombas são máquinas geratrizes cuja finalidade é realizar o
deslocamento de um líquido por escoamento.
3. • As bombas são utilizadas nos circuitos hidráulicos, para converter
energia mecânica em energia hidráulica.
4. Especificação de Bombas
• As bombas são, geralmente, especificadas pela capacidade de pressão
máxima de operação e pelo seu deslocamento, em litros por minuto,
em uma determinada rotação por minuto.
5. Relações de Pressão
A faixa de pressão de uma bomba é determinada pelo fabricante, baseada na
vida útil da bomba.
• Fluido bombeado;
• Concentração de sólidos (%);
• Tamanho máximo dos sólidos (mm);
• Viscosidade (cP);
• Temperatura (°C);
• Vazão desejada (m3/h);
• Pressão de sucção (bar);
• Pressão de descarga (bar).
7. Bombasvolumétricas
O volume de líquido em cada movimento é fixado pelas dimensões geométricas da
bomba.
•Bomba de pistão
Líquidos limpos, sem sólidos em suspensão
- Encanamentos sem registros
- Aplicações: pulverização, injeção de
fertilizantes, lavagem de carros
8. • Neste tipo de bomba, o elemento bombeador faz um movimento de
vai-e-vem, alternando o seu sentido (movimento alternativo).
11. Também podem ser:
• Simplex – quando existe apenas uma câmara com pistão ou êmbolo.
• Duplex – quando são dois os pistões ou êmbolos.
• Triplex – quando são três os pistões ou êmbolos.
• Multiplex – quando são quatro ou mais pistões ou êmbolos.
12.
13.
14. Bombasvolumétricas
Bombas volumétricas: O volume de líquido em cada movimento é fixado pelas dimensões geométricas da bomba.
•Bomba de diafragma Aplicações: laboratórios, poços rasos
15. Funcionamento;
• O elemento que fornece energia ao líquido é uma membrana
acionada por uma haste com movimento alternativo
16. Primeiro golpe
• Os dois diafragmas que são conectados por um eixo através da seção
central onde se encontra a válvula de ar
17. Segundo golpe
• Quando o diafragma pressurizado número um chega ao final de seu
curso, o movimento do ar é comutado do diafragma número um para
a parte posterior do diafragma número dois pela válvula de ar
18.
19. Usos;
• Bomba submersa de água
• Bombas dosadoras
• Bombas de combustível
• Mineração
• Revestimentos
• Processamento Químico
21. • No bombeamento de líquidos pouco viscosos e pressões elevadas, é
possível notar uma redução na vazão por redução do eixo de,
aproximadamente, 10%. A bomba de engrenagem de deslocamento
positivo não admite recirculação interna, ou seja, o deslocamento de
fluído da entrada para a saída. Ela é caracterizada por trabalhar com
baixas vazões e pressões elevadas, podendo ser utilizada com fluído
mais espesso
22. Funcionamento
• No coração da bomba de engrenagem, reside a engrenagem – ou
melhor, duas engrenagens interligadas. Assim como um intrincado
balé, essas engrenagens se movem harmoniosamente, impulsionando
o fluido hidráulico em direção à saída da bomba.
23. Tipos
• Bombas de engrenagem interna;
Uma engrenagem com dentes interiores excêntricos e outra com
dentes exteriores
24. Duas engrenagens interligadas dentro de uma carcaça compõe esse
tipo de bomba. Uma das engrenagens possui dentes internos
excêntricos, enquanto a outra tem dentes externos que se encaixam na
engrenagem interna
25. • Bomba de engrenagem externa
uma engrenagem motora e uma engrenagem movida trabalham em
conjunto
26. • Duas engrenagens compõe a bomba de engrenagem externa. Essa
engrenagens ficam dentro de uma carcaça e operam em conjunto.
Nesse tipo de bomba apenas uma das engrenagens, chamada de
“roda motora”, é conectada ao dispositivo de acionamento (como por
exemplo, o motor)
27. Qual a diferença da bomba de engrenagem externa para a bomba de
engrenagem interna?
30. Bomba de Palhetas
• São constituídas basicamente por uma carcaça que encerra um rotor
com ranhuras, nas quais se alojam as palhetas. O rotor gira em torno
da carcaça ou de um anel, formando uma câmara fechada
34. Bomba de Elemento Flexível ou Peristáltica
• Funciona através do movimento peristáltico do rotor em relação a um
tubo de material plástico
35. Bombasdeescoamentodinâmico
Bombas centrífugas ou radiais: o aumento da pressão resulta da força centrífuga
aplicada ao líquido por um rotor
Aplicações: irrigação, instalações prediais, combate
a incêndios etc.
- Maior rendimento em altas pressões
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36. • É aquela que desenvolve a transformação de energia através do
emprego de forças centrifugas.
38. Principais Componentes
• Uma parte móvel: rotor solidário a um eixo (denominado conjunto
• girante)
• Uma parte estacionaria chamada carcaça (com os elementos
complementares: caixa de selo mecânico, mancais, suportes
estruturais, adaptações para montagens etc,.
41. Aplicações
• Abastecimento de água e em sistemas de irrigação
• Sistemas de combate a incêndio
• Indústria química e petroquímica
• Indústria de alimentos e bebidas
• Indústria automotiva
• Aplicações na indústria naval
• Tratamento de superfícies
• Indústria farmacêutica, de biotecnologia e alcoolquímica
42. • Siderurgia
• Sistemas de aquecimento e sistemas de refrigeração
• Indústria de açúcar, álcool e biodiesel
• Alimentação de caldeiras
• Sistemas de ar-condicionado
• Indústria cerâmica, na produção de objetos, telhas e vasos;
• Indústria e fabricação papel e celulose;
• Fabricação de vernizes e tintas
45. DIFERENÇAS ENTRE A BOMBA DE ENGRENAGEM DE
DESLOCAMENTO POSITIVO E A BOMBA CENTRÍFUGA:
• Bomba centrífuga para quando utilizar produtos poucos viscosos e
serviços com baixas pressões de descarga
• Bomba de engrenagem de deslocamento positivo pode ser
manipulada com produtos de médias a altas viscosidades, serviços de
recalque com baixa vazão e alta pressão, serviços em que o fluxo
constante depende das variações de pressão e viscosidade e serviços
de pressurização, recalque e atomização.
46. Bombasdeescoamentodinâmico
Bombas axiais: o aumento da pressão resulta da força centrífuga aplicada ao
líquido por um rotor
Aplicações: sistemas de drenagem
- Maior rendimento em baixas pressões
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47. • Nestas bombas, as trajetórias das partículas líquidas, pela
configuração que assumem as pás do rotor e as pás guias, começam
paralelamente ao eixo e se transformam em hélices cilíndricas.
48. • As bombas axiais são empregadas para grandes descargas (até várias
dezenas de metros cúbicos por segundo) e alturas de elevação de até
mais de 40 m.
49. Bombasdeescoamentodinâmico
c)Bombas mistas:o aumento da pressão resulta da força centrífuga aplicada ao
líquido por um rotor
Aplicações: situações intermediárias entre as
em pressões
bombas centrífuga e axial
- Maior rendimento
intermediárias
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50. • A velocidade específica da bomba de fluxo misto é maior do que a de
bomba centrífuga e inferior ao da bomba de fluxo axial, geralmente
entre 300-500. Sua cabeça é maior que a da bomba de fluxo axial,
mas seu fluxo é menor que o da bomba de fluxo axial e maior que o
da bomba centrífuga.
51. Funcionamento;
Quando o motor principal aciona o impulsor para girar, ele possui força
centrífuga e impulso axial no líquido, que é a combinação da bomba
centrífuga e da bomba de fluxo axial, e o líquido flui para fora do
impulsor obliquamente
52. Características
• A bomba de fluxo misto é uma bomba de estrutura “extraível”. Não é
necessário desmontar a tubulação conectada ao corpo da bomba ao
inspecionar e desmontar o impulsor e a vedação do eixo
• O pé do corpo da bomba pode suportar qualquer carga do oleoduto
• A unidade de energia pode ser motor ou motor de combustão interna
53. BombasHidrodinâmicasSistemasconstituintes
SFH - Sistema Fixo Hidrodinâmico
- Carcaça, seção de entrada e seção de saída
- Função: guiar o líquido
SRH - Sistema Rotativo Hidrodinâmico
- Rotor, eixo e acoplamento motor-eixo
- Função: fornecer energia ao líquido
54. BombasHidrodinâmicasSistemasconstituintes
Sistemas Auxiliares
a) Apoio: pelo menos 2 mancais
b) Vedação: isola o eixo na transição do meio externo para o interno
- Gaxeta – cordão de amianto entrelaçado.Ajustes devido ao desgaste
- - Selo mecânico – estanque, sem ajustes
c) Lubrificação: óleo , graxa
- Grandes bombas possuem lubrificação forçada
55. BombasHidrodinâmicasRotores
Tipos
Abertos: líquidos com sólidos em suspensão
Fechados: líquidos sem sólidos em suspensão
https://sistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/5817712/LOQ4015/capitulo3_bombasclassificaca
oedescricao.pdf
58. • A gaxeta tem como principal função evitar a passagem da água do
interior da carcaça, onde se encontra o rotor, para os pontos em que
o eixo passa por dentro da caixa ou gaveta de gaxeta.
59. • A vedação do eixo por engaxetamento só pode ser feita para pressões
até155mca (lê-se cento e cinquenta e cinco metros de coluna de
água) entrada da caixa de gaxeta. Para pressões maiores, devem ser
utilizados selos mecânicos.
61. • O selo mecânico tem como principal função evitar totalmente o
vazamento de água na bomba. Com esse método de vedação não
ocorre o gotejamento, como é necessário ao usar a gaxeta
62. • O uso do selo mecânico, pela absoluta impossibilidade de ocorrer
vazamento, é válido quando o fluido a ser bombeado é um
combustível como álcool e a gasolina, entre outros, ou quando a
pressão na entrada da caixa de gaxeta for superior a 155mca (cento e
cinquenta e cinco metros de coluna de água).
63. Classificação
Afogada:
▶ cota do eixo fica abaixo do
nível de água no sistema.
▶ Bomba de sucção negativa.
▶ Não precisa escorvar.
Azevedo Neto, 1991.
65. Terminologia
Hgs =altura geométrica de sucção
hfS =perda de carga na sucção
HmS =altura manométrica de sucção
=HgS +hfS
HgR =altura geométrica de recalque
hfR =perda de carga no recalque
HmR =altura manométrica de recalque
=HgR +hfR
HmT =altura manométrica total =HmS
+HmR
H
g
S
Hg
R
66. Terminologia
HgS – altura geométrica de sucção
SUCÇÃO hfS – perda de carga na sucção
HmS – altura manométrica de sucção
HmS = HgS + hfS
HgR – altura geométrica de recalque
RECALQUE hfR – perda de carga no recalque
HmR – altura manométrica de recalque
HmR = HgR + hfR
SISTEMADE
BOMBEAMENTO
HmT
altura manométrica total
HmT = HmS + HmR
75. ▶ Fenômeno em que o líquido atinge pressão inferior à Patm, de tal
maneira que se torna inferior à Hv.
▶ O líquido entra em ebulição à temperatura ambiente e transforma-se
em vapor.
▶ Em seguida, recebe um acréscimo de energia das pás do rotor e a
pressão torna-se superior à Patm. Nesse momento ocorre uma explosão
de curta duração, mas de grande intensidade.
▶ - Efeito: erosão de partículas metálicas da cavidade de bombeamento
e do rotor
CAVITAÇÃO
78. Exemplo:
▶ Altitude =900 m
Líquido: água a 30oC (Hv =0,433 mca) Q =35 m3/h
Sucção: Hgs =4 m hfs =1 mca
NPSHr =6 mca (catálogo)
▶ Pede-se:
a) O NPSHd
b) Verificar se haverá cavitação
c) Determinar a máxima Hgs para evitar a cavitação
79. ensaios de bombas a
▶ São curvas provenientes de
uma
rotação constante.
▶ Rotações mais utilizadas (rotação
dos motores elétricos): 3500 RPM;
1750 RPM
Curvas Características da Bomba
80. Curva Vazão x Pressão (Q x Hm)
geralmente têm várias
▶ - Bombas
opções de rotores (diâmetros
variados)
▶ - Cada rotor tem sua própria curva
Curvas Características da Bomba
81.
82. Curva Vazão x Rendimento (Q x ηb)
▶ - Capacidade de conversão de
energia motriz (motor) em hidráulica
(bomba)
Características da
Curvas
Bomba
83.
84. Curva Vazão x Potência (Q x Pot)
- Junto com a curva Q x b, é utilizada para calcular
o consumo de energia e escolher o motor da bomba
Características da
Curvas
Bomba
85.
86. Curva Vazão x NPSHr
▶ - limite de pressão de sucção no qual o
desempenho em perda de carga total
da bomba é reduzido em 3%, devido à
cavitação.
Características da
Curvas
Bomba
91. Projetodeumsistemaderecalque
▶ Passos para o dimensionamento
▶
▶
▶
▶
a) Definir o diâmetro da tubulação de recalque (DR)
b) Calcular a perda de carga no recalque (hfR)
c) Calcular a altura manométrica de recalque (HmR)
d) Definir o diâmetro da tubulação de sucção (DS)
▶ e) Calcular a perda de carga na sucção (hfS)
▶ f) Calcular a altura manométrica de sucção (HmS)
▶ g) Calcular a altura manométrica total
▶ h) Dimensionar a bomba
▶ i) Dimensionar o motor
▶ j) Calcular o NPSHd
▶ k) Verificar o risco de cavitação
▶ l) Determinar a máxima altura de sucção
92. Projetodeumsistemaderecalque
▶ Dados:
1)Cotas: Nível da água: 96 m; Bomba: 100 m e Reservatório: 134 m
2)Altitude local: 500 m
3)Comprimentos: Recalque (LR): 300 m ;Sucção (LS): 10 m
4) Líquido: água a 20oC (Hv =0,239 mca)
5)Vazão (Q): 30 m3/h
6)Material da tubulação: PVC (C =150)
93. Projetodeumsistemaderecalque
▶ 7) Acessórios:
a. Sucção: - 1 válvula de pé com crivo
- 1 curva 90o raio longo
- 1 redução excêntrica
b. Recalque: - 1 válvula de retenção
- 1 registro de gaveta
- 3 curvas 90o raio longo
96. Alteraçãonascondiçõesde funcionamento
Q1
= N1 (rotação1)
Q2 N2(rotação2)
Vazão aumenta com a rotação
HM2
HM1
= N1
N2
2
Pressão aumenta com o quadrado da rotação
Pot2
abs
Pot1 abs
= N1
N2
3
Potência aumenta com o cubo da rotação
97. Alteraçãonascondiçõesde funcionamento
Exemplo: Uma bomba centrífuga está funcionando com as seguintes características:
Q1 = 20 m3/h
HMT1 = 62 mca
Potabs 1 = 7,65 cv
Motor diesel 2200 RPM
Calcule os valores de vazão, altura manométrica total e potência absorvida para 1750 RPM.
98. Pontodefuncionamento
Ponto de funcionamento de uma bomba hidráulica:
• nível de energia a ser transferido ao fluido: energia potencial (desnível
geométrico) + perdas de carga
• equilíbrio entre a energia fornecida e a utilizada = condição operacional da
bomba
107. Golpedearíete
Definição
É a elevação de pressão produzida quando o movimento de um líquido é
modificado bruscamente.
Exemplos: - Fechamento rápido de um registro;
- Interrupção de energia em estação de bombeamento;
111. Golpedearíete
1. Celeridade
É a velocidade de propagação da onda de choque (sobrepressão).
990
0
48,3+𝐾 𝐷
𝑒
𝑐 = c – celeridade, m/s
D – diâmetro do tubo, m
e – espessura da parede do tubo, m
K – coeficiente que depende do material do tubo.
112. Golpedearíete
Celeridade
É a velocidade de propagação da onda de choque (sobrepressão).
990
0
48,3+𝐾 𝐷
𝑒
𝑐 = c – celeridade, m/s
D – diâmetro do tubo, m
e – espessura da parede do tubo, m
K – coeficiente que depende do material do tubo.
Material K
Aço 0,5
Ferro fundido 1,0
Concreto 5,0
Cimento amianto 4,4
PVC 18,0
113. Golpedearíete
Período de duração da onda: 𝑇 =
2 𝐿
𝑐
T – período de duração, s
L – comprimento da tubulação, m
Classificação de manobras de fechamento (t – tempo de fechamento):
a. Manobra lenta: t > T
b. Manobra rápida: t ≤ T
114. Golpedearíete
Cálculo da sobrepressão (hA)
Fórmula de Joukowsky
A) Manobra lenta: B) Manobra rápida:
𝐴
ℎ =
𝑐 𝑉 𝑇
𝑔 𝑡 𝐴
∙ ℎ =
𝑐 𝑉
𝑔
V – velocidade de escoamento, m/s
Quanto mais lenta a manobra, menor a sobrepressão.
117. Golpedearíete
Exemplo: Golpe de aríete
Determine o tipo de manobra e a sobrepressão na seguinte situação.
Dados:
(K = 0,5)
Tubo de aço
L = 500 m
D = 800 mm
e = 12 mm
Desnível (pressão estática): 250 m
Tempo de manobra: t = 8 s Velocidade
de escoamento: V = 3 m/s