MAPA - EMEC - TUBULAÇÕES E INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS - 54_2025

MAPA - EMEC - TUBULAÇÕES E INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS - 54_2025

MAPA: TUBULAÇÕES 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).

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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.