MAPA - EMEC - TUBULAÇÕES E INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS -
54_2025
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E INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS
CONTEXTUALIZAÇÃO:
As tubulações industriais são elementos fundamentais em praticamente todos os
setores produtivos, pois permitem o transporte de fluidos, como água, vapor,
gases, óleos, combustíveis e produtos químicos, entre diferentes etapas de um
processo. Mais do que simples condutos, elas representam sistemas complexos que
precisam ser projetados considerando critérios de segurança, eficiência
energética e confiabilidade operacional.
Um dos principais desafios associados ao uso de tubulações é a perda de carga,
que corresponde à perda de energia do fluido durante o escoamento. Essa perda
pode ocorrer de forma distribuída, ao longo de todo o comprimento do tubo
devido ao atrito com as paredes, ou de forma localizada, em pontos específicos
como válvulas, registros, cotovelos e mudanças de diâmetro. Ambas influenciam
diretamente no dimensionamento de bombas e compressores, impactando nos custos
de operação e na durabilidade do sistema.
Além disso, os conceitos de escoamento laminar e turbulento, viscosidade,
densidade e velocidade do fluido são determinantes para avaliar o comportamento
do transporte. Enquanto o escoamento laminar apresenta linhas ordenadas e
suaves, típico de fluidos muito viscosos em baixas velocidades, o regime
turbulento é caracterizado por movimentos caóticos e mistura intensa, sendo o
mais comum em tubulações industriais. Esses fatores precisam ser analisados
para que o projeto garanta um equilíbrio entre eficiência e economia.
Dessa forma, compreender a importância das tubulações, os efeitos da perda de
carga e os princípios relacionados ao escoamento de fluidos é essencial para o
desenvolvimento de soluções de engenharia que unam desempenho, segurança e
sustentabilidade nos sistemas industriais.
Nesta atividade, você enfrentará uma série de cenários práticos que exigirão a
aplicação dos seus conhecimentos teóricos. Seu objetivo é analisar as situações
e resolver os problemas propostos, utilizando os conhecimentos adquiridos.
Parte 1:
Você é o engenheiro de uma empresa petrolífera que transporta um óleo via um
sistema duto viário e deve saber qual a velocidade e pressão em alguns pontos
do escoamento. Você sabe que a vazão do óleo é de 2m³/s e a pressão no ponto 1
é de 500 kPa, qual seria a velocidade e a pressão nos pontos 1, 2, 3, 4 e 5?
Ρ=800 kg/m³. (Medidas da tubulação estão em cm).
Parte 2:
Em uma estação de tratamento de água, um sistema de bombeamento é responsável
por elevar água limpa de um reservatório de captação para um tanque de
distribuição localizado em um ponto mais elevado. A tubulação, composta por
trechos retos e acessórios, apresenta desafios hidráulicos devido à geometria
do trajeto e à presença de componentes que introduzem resistência ao
escoamento. Para garantir a eficiência energética e a seleção adequada da
bomba, é essencial quantificar as perdas de carga associadas ao sistema.
No sistema a seguir, você deve calcular a perda de carga total no sistema de
bombeamento, considerando as contribuições das perdas distribuídas ao longo da
tubulação e das perdas localizadas nos acessórios. A vazão a ser bombeada é de
água de 4 m³/h. O diâmetro interno da tubulação é de 1” (25,4mm), e o
comprimento total da tubulação é de 45 m. No sistema, há uma válvula pé de
crivo (k=7,3) e três cotovelos 90° com raio médio (k=0,7). Considere que a água
está a 25 °C e possui viscosidade cinemática igual a 0,8.10-6 m²/s.
Para encontrar a perda de carga distribuída, necessitamos encontrar o fator de
atrito (f), para isso podemos utilizar o diagrama de Moody.
Onde:
DP = perda de pressão ou de carga (m).
f = fator de fricção (dado encontrado em tabelas).
L = comprimento equivalente da tubulação (m).
DL = diâmetro interno da tubulação (m).
v = velocidade média do fluido (m/s).
g = aceleração da gravidade (9,81 m/s). Para encontrar a rugosidade relativa (𝞮/d) considere a
rugosidade absoluta da tubulação sendo 0,0508 mm.
Para encontrar a perda de carga localizada, utilize os valores para Válvula pé
de crivo k=7,3 e para cada cotovelo (90°) um k=0,7.
Qual é a perda de carga localizada, a distribuída e a total do sistema?
Parte 3:
Uma indústria alimentícia precisa bombear água de um reservatório inferior até
um tanque elevado que alimenta a linha de pasteurização. O desnível geométrico
entre os dois reservatórios é de 12 m. O sistema de tubulações apresenta uma
perda de carga total de 8 m (considerando perdas distribuídas e localizadas). A
bomba foi instalada para garantir uma vazão de 30 m³/h. O motor que aciona a
bomba possui potência de 5,0 kW. Sabendo que a densidade da água é ρ = 1000
kg/m³ e g = 9,8 m/s², determine a eficiência da bomba.
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