SFM 11 Sistemas Fluidomecanicos – Prova Oficial – Gabarito v1

Disciplina:

Sistemas Fluidomecânicos

Questão 1 – prova 1

• Uma bomba no sistema mostrado a seguir retira água de um tanque a 28o_{C e lança-a num tanque aberto através de um}

tubo novo de aço, diâmetro nominal de 4 pol. O tubo vertical da aspiração tem comprimento de 16 pés e inclui uma válvula de pé com disco guiado (com entrada com borda viva) e um cotovelo de 90o_{. A linha de recalque inclui mais dois cotovelos}

padronizados de 90o_{, uma válvula angular de retenção e uma}

válvula gaveta totalmente aberta. A vazão de projeto é de 300 gpm.

• Pede-se: (a) NPSHA, em pés; (b) coeficiente de atrito do tubo; (c) carga a ser superada pela bomba (Hp), em pés; (d) pressão indicada no manômetro de recalque (em pascal).

• Temperatura: 28o_{C. Interpolando os dados da tabela A.7, tem-se}

• Diâmetro tubo: 4,026 pol.  0,1022604 m tabela 8.5 • Vazão: 300 gpm  0,018927059 m3_/s • Área da seção: 0,008213057 m2 • Velocidade: 2,304508295 m/s • e: 0,046 mm  0,000046 m tabela 8.1 • e /D: 0,000449832 adimensional • Re: 280481 adimensional

• Usando o gráfico de Moody e a equação de Colebrooke: • f: 0,018015 adimensional Temperatura [o_C] Massa específica [kg/m3_] Viscosidade Dinâmica [N.s/m2_] Viscosidade Cinemática [m2_/s] Pressão de vapor [kPa] 28 996,40 8,3710-4 _8,4010-7 _3,818

= . = 101325 996,4 × 9,81 = 10,37022709 K = 0,5 Le/D = 30 + 420 = 450 L = 16 pés L/D = 47,69 = + 2. − . = 4,979039052 ≈ 16,3 é

Elemento Quantidade unitário total

Entrada borda viva 1 K 0,5 0,5

Cotovelo 90o _{3 Le/D 30 90}

Válvula gaveta aberta 1 Le/D 8 8

Válvula pé crivo disco guiado 1 Le/D 420 420

• L total = 1500 + 16 = 1516 pés = 462,0768 m •  Le = 3  30 + 8 + 420 + 55 = 573 • L / D = 4518,628912 = − + + + 2 = 91,4096507 ≈ 300 é

• Pressão P_d no manômetro: = − . ⇒ = . + • Lembrando que = . • então = . + . = + . = 943341,1636 ≈ 943 Pressão absoluta Ver exercício 10.76 8ª edição livro texto

Questão 1 – prova 2

• Uma bomba no sistema mostrado retira água de um tanque a 22o_{C e lança-a num tanque aberto através de um tubo novo}

de aço, diâmetro nominal de 6 pol. O tubo vertical da aspiração tem comprimento de 16 pés e inclui uma válvula de pé com disco guiado (com entrada com borda viva) e um cotovelo de 90o_{. A linha de recalque inclui mais dois cotovelos}

padronizados de 90o_{, uma válvula angular de retenção e uma}

válvula gaveta totalmente aberta. A vazão de projeto é de 350 gpm.

• Pede-se: (a) NPSHA, em pés; (b) coeficiente de atrito do tubo; (c) carga a ser superada pela bomba (Hp), em pés; (d) pressão indicada no manômetro de recalque (em pascal).

Questão 1 – prova 3

• Uma bomba no sistema mostrado retira água de um tanque a 24o_{C e lança-a num tanque aberto através de um tubo novo}

de aço, diâmetro nominal de 8 pol. O tubo vertical da aspiração tem comprimento de 16 pés e inclui uma válvula de pé com disco guiado (com entrada com borda viva) e um cotovelo de 90. A linha de recalque inclui mais dois cotovelos padronizados de 90°, uma válvula angular de retenção e uma válvula gaveta totalmente aberta. A vazão de projeto é de 900 gpm.

• Pede-se: (a) NPSHA, em pés; (b) coeficiente de atrito do tubo; (c) carga a ser superada pela bomba (Hp), em pés; (d) pressão indicada no manômetro de recalque (em pascal).

Questão 1 – prova 4

• Uma bomba no sistema mostrado retira água de um tanque a 12o_{C e lança-a num tanque aberto através de um tubo novo}

de aço, diâmetro nominal de 3 pol. O tubo vertical da aspiração tem comprimento de 16 pés e inclui uma válvula de pé com disco guiado (com entrada com borda viva) e um cotovelo de 90. A linha de recalque inclui mais dois cotovelos padronizados de 90°, uma válvula angular de retenção e uma válvula gaveta totalmente aberta. A vazão de projeto é de 100 gpm.

• Pede-se: (a) NPSHA, em pés; (b) coeficiente de atrito do tubo; (c) carga a ser superada pela bomba (Hp), em pés; (d) pressão indicada no manômetro de recalque (em pascal).

• Respostas da questão 1 Prova Temperatura [o_C] NPSHA [pés] f Hp [pés] Pd [kPa] 1 28 16,3 0,0180 300 943 2 22 23,0 0,0178 233 765 3 24 20,8 0,0160 242 784 4 12 22,1 0,0211 258 839

Questão 2

• Especifique (a) uma bomba e (b) o diâmetro do respectivo rotor, considerando que esta bomba deve superar uma carga de 200 pés (Hp) mantendo uma vazão de 800 gpm, com máxima eficiência e evitando a ocorrência de cavitação.

• Dados: Tubo de diâmetro nominal de 6 polegadas, pressão de sucção de 85 kPa (absoluta), temperatura de operação em 25o_C.

Texto igual para todos os alunos

Bombas selecionáveis: 3AE9

3AE9G

800 gpm 200 pés

Bombas selecionáveis: 5AE14 6AE14G 6AE16 800 gpm 200 pés

800 gpm 200 pés

Bomba 3AE9 – 3550 rpm Diâmetro rotor: 9 pol. Eficiência: 70%

800 gpm 200 pés

Bomba 3AE9G – 3550 rpm Diâmetro rotor: 8 pol.

Eficiência: entre 70 e 75% NPSHR: 18 pés

800 gpm 200 pés

Bomba 5AE14 – 1750 rpm Diâmetro rotor: 14 pol. Eficiência: entre 75 e 78% NPSHR: 8 pés

800 gpm 200 pés

Bomba 6AE14G – 1750 rpm Diâmetro rotor: 14 pol.

Eficiência: abaixo de 75% NPSHR: fora da curva

800 gpm 200 pés

Bomba 6AE16 – 1750 rpm Diâmetro rotor: 14 pol. Eficiência: 70%

• Sumário dos dados obtidos:

• Devido a impossibilidade de obter um valor confiável para

NPSHR com relação às condições apresentadas nesta questão, a bomba 6AE14G é descartada da seleção.

• Permanecem como selecionáveis as bombas 3AE9, 3AE9G, 5AE14 e 6AE16.

Bomba Diâmetro rotor

[pol.] Eficiência NPSHR [pés] 3AE9 – 3550 rpm 9 70% 26 3AE9G – 3550 rpm 8 entre 70 e 75% 18 5AE14 – 1750 rpm 14 entre 75 e 78% 8

6AE14G – 1750 rpm 14 menor que 75% fora da curva

• Estimativa de NPSHA: = 4 . = 4 . 6,065 × 0,0254 = 0,018638842 = = 800 × 6,3090196 × 10 0,018638842 = 2,707901972 / = . + 2. − . = 85000 997 × 9,81 + 2,708 2 × 9,81 − 3170 997 × 9,81 = 8,740325712 ≈ 28,7 é

• NPSHA > NPSHR de todas as bombas da lista.

Questão 1 – prova 1

• Uma bomba no sistema mostrado a seguir retira água de um tanque a 28o_{C e lança-a num tanque aberto através de um}

tubo novo de aço, diâmetro nominal de 4 pol. O tubo vertical da aspiração tem comprimento de 16 pés e inclui uma válvula de pé com disco guiado (com entrada com borda viva) e um cotovelo de 90o_{. A linha de recalque inclui mais três cotovelos}

padronizados de 90o_{, uma válvula angular de retenção e uma}

válvula gaveta totalmente aberta. A vazão de projeto é de 300 gpm.

• Pede-se: (a) NPSHA, em pés; (b) coeficiente de atrito do tubo; (c) carga a ser superada pela bomba (Hp), em pés; (d) pressão indicada no manômetro de recalque (em pascal).

• Temperatura: 28o_{C. Interpolando os dados da tabela A.7, tem-se}

• Diâmetro tubo: 4,026 pol.  0,1022604 m tabela 8.5 • Vazão: 300 gpm  0,018927059 m3_/s • Área da seção: 0,008213057 m2 • Velocidade: 2,304508295 m/s • e: 0,046 mm  0,000046 m tabela 8.1 • e /D: 0,000449832 adimensional • Re: 280481 adimensional

• Usando o gráfico de Moody e a equação de Colebrooke: • f: 0,018015 adimensional Temperatura [o_C] Massa específica [kg/m3_] Viscosidade Dinâmica [N.s/m2_] Viscosidade Cinemática [m2_/s] Pressão de vapor [kPa] 28 996,40 8,3710-4 _8,4010-7 _3,818

= . = 101325 996,4 × 9,81 = 10,37022709 K = 0,5 Le/D = 30 + 420 = 450 L = 16 pés L/D = 47,69 = + 2. − . = 4,979039052 ≈ 16,3 é

Elemento Quantidade unitário total

Entrada borda viva 1 K 0,5 0,5

Cotovelo 90o _{4 Le/D 30 120}

Válvula gaveta aberta 1 Le/D 8 8

Válvula pé crivo disco guiado 1 Le/D 420 420

• L total = 1500 + 16 = 1516 pés = 462,0768 m •  Le = 3  30 + 8 + 420 + 55 = 573 • L / D = 4518,628912 = − + 2 + + + 2 = 91,8266182 ≈ 301 é Descarga livre

• Pressão P_d no manômetro: = − . ⇒ = . + • Lembrando que = . • então = . + . = + . = 947416,8892 ≈ 947 Pressão absoluta Ver exercício 10.76 8ª edição livro texto

Questão 1 – prova 2

• Uma bomba no sistema mostrado retira água de um tanque a 22o_{C e lança-a num tanque aberto através de um tubo novo}

de aço, diâmetro nominal de 6 pol. O tubo vertical da aspiração tem comprimento de 16 pés e inclui uma válvula de pé com disco guiado (com entrada com borda viva) e um cotovelo de 90o_{. A linha de recalque inclui mais três cotovelos}

padronizados de 90o_{, uma válvula angular de retenção e uma}

válvula gaveta totalmente aberta. A vazão de projeto é de 350 gpm.

• Pede-se: (a) NPSHA, em pés; (b) coeficiente de atrito do tubo; (c) carga a ser superada pela bomba (Hp), em pés; (d) pressão indicada no manômetro de recalque (em pascal).

Questão 1 – prova 3

• Uma bomba no sistema mostrado retira água de um tanque a 24o_{C e lança-a num tanque aberto através de um tubo novo}

de aço, diâmetro nominal de 8 pol. O tubo vertical da aspiração tem comprimento de 16 pés e inclui uma válvula de pé com disco guiado (com entrada com borda viva) e um cotovelo de 90. A linha de recalque inclui mais três cotovelos padronizados de 90°, uma válvula angular de retenção e uma válvula gaveta totalmente aberta. A vazão de projeto é de 900 gpm.

• Pede-se: (a) NPSHA, em pés; (b) coeficiente de atrito do tubo; (c) carga a ser superada pela bomba (Hp), em pés; (d) pressão indicada no manômetro de recalque (em pascal).

Questão 1 – prova 4

• Uma bomba no sistema mostrado retira água de um tanque a 12o_{C e lança-a num tanque aberto através de um tubo novo}

de aço, diâmetro nominal de 3 pol. O tubo vertical da aspiração tem comprimento de 16 pés e inclui uma válvula de pé com disco guiado (com entrada com borda viva) e um cotovelo de 90. A linha de recalque inclui mais três cotovelos padronizados de 90°, uma válvula angular de retenção e uma válvula gaveta totalmente aberta. A vazão de projeto é de 100 gpm.

• Pede-se: (a) NPSHA, em pés; (b) coeficiente de atrito do tubo; (c) carga a ser superada pela bomba (Hp), em pés; (d) pressão indicada no manômetro de recalque (em pascal).

• Respostas da questão 1 Prova Temperatura [o_C] NPSHA [pés] f Hp [pés] Pd [kPa] 1 28 16,3 0,0180 301 947 2 22 23,0 0,0178 233 766 3 24 20,8 0,0160 243 787 4 12 22,1 0,0211 259 840

Questão 2

• Especifique (a) uma bomba e (b) o diâmetro do respectivo rotor, considerando que esta bomba deve superar uma carga de 200 pés (Hp) mantendo uma vazão de 800 gpm, com máxima eficiência e evitando a ocorrência de cavitação.

• Dados: Tubo de diâmetro nominal de 6 polegadas, pressão de sucção de 85 kPa (absoluta), temperatura de operação em 25o_C.

Texto igual para todos os alunos

Resolução idêntica à da prova aplicada em 19/11/2018