Transporte dos fluidos

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  • Publicado : 29 de maio de 2012
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Módulo Transporte de Fluidos



1. OBJETIVO

Este trabalho foi realizado com o intuito de construir a curva do sistema de uma tubulação de cobre, da linha 01 do Laboratório de Mecânica dos Fluidos. O objetivo do experimento é, após o desenvolvimento desta curva, posicioná-la sobre a curva característica da bomba já determinada experimentalmente, para que seja possível determinar seuponto de operação.

2. INTRODUÇÃO

A vazão necessária para o funcionamento ideal de um sistema pode ser determinada a partir da sua curva, a qual é basicamente a relação entre a sua altura manométrica e a vazão do fluido utilizado. Sua construção consiste em variar a freqüência do motor, em uma mesma posição de válvula, mudando conseqüentemente a vazão.
Cada vazão resulta em valores distintospara o número de Reynolds, perda de carga na linha e conseqüentemente altura manométrica.
A escolha da vazão para o ponto de operação se dá no cruzamento entre a curva do sistema e a curva característica da bomba presente nesse sistema.

3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Como já dito anteriormente, a curva do sistema relaciona a altura manométrica com a vazão, numa mesma tubulação. Esta curvaapresenta um comportamento crescente, como pode ser observado na figura 1 abaixo, ou seja, à medida que a vazão aumenta o valor da altura manométrica também.

Figura 1. Curva do Sistema

A altura de projeto corresponde à quantidade de energia necessária para que o fluido seja transportado pela linha e é calculada através do balanço de energia mecânica ou equação de Bernoulli (Equação 1), mostradaabaixo:

(Equação 1)
Onde:
HPROJETO = Altura de Projeto
ΔP = Variação de Pressão
ρ = Densidade do Fluido
v = Velocidade =
Q = Vazão do Fluido
A = Área de Escoamento =
D = Diâmetro da Tubulação
Δv2 = Variação de Velocidade
Δz = Variação de Altura
lwf = Perda de Carga
A carga fornecida ao fluido por meio da bomba representa a energia potencial, cinética e todas asperdas que ocorrem no sistema durante o escoamento. Isso explica seu comportamento crescente e exponencial, ou seja, o aumento da vazão acarreta em mais perdas (regime passa a ter mais turbulência), determinada através da Equação 2.

(Equação 2)
Onde:
f = Fator de Darcy
L = Comprimento do Tubo
O fator de Darcy, ou fator de atrito, é um parâmetro adimensional utilizado para calcular aperda de carga em trechos retos de tubulações, devida ao atrito. O fator de atrito é influenciado pelo número de Reynolds e pela rugosidade relativa do material que constitui a tubulação e pode ser obtido a partir do Gráfico de Moody, mostrado a seguir.
COLOCAR GRÁFICO
A partir da obtenção da curva do sistema é possível definir seu ponto de operação ao relacioná-la com a curva característica dabomba, Figura 2.

Figura 2. Ponto de Operação

A intersecção das duas curvas representa o ponto de operação, no qual a bomba fornece ao fluido exatamente a carga manométrica que ele necessita para percorrer a tubulação em questão, com vazão Q em regime permanente, ou seja, tais valores de vazão e altura manométrica satisfazem tanto o sistema quanto a bomba.

4. MATERIAIS E MÉTODOS

Osmateriais utilizados e os procedimentos realizados estão descritos a seguir.

5.1. Materiais

Para a construção da curva desejada, foram utilizados cronômetro e balança com pesos para a determinação das vazões, trena para a medição dos trechos da linha, manômetro e piezômetro para leituras de pressões.

5.2. Métodos

Para iniciar o experimento, foi adotado comovolume de controle a linha inteira, sendo o início o nível de água no tanque e o fim a saída de água no recipiente para pesagem. Em seguida foram feitas as medidas dos trechos. A bomba presente na linha não está inclusa no volume de controle, já que a altura manométrica que deseja-se obter é a da linha.
A válvula gaveta instalada no final da linha foi posicionada e permaneceu constante...
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