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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA – UFSC

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA – EMC

GERAÇÃO E DISTRIBUIÇÃO DE VAPOR – EMC5471

PROF. EDSON BAZZO

PROJETO DE DISTRIBUIÇÃO DE VAPOR

Alunos : Edwin Speck Rendón Céspedes

Luciano Sena

Rogério de Medeiros Tocantins

Florianópolis, agosto de 2002

Índice

1. Introdução 3

2. Características do sistema 4

3. Dimensionamento da tubulação de vapor 9

4. Cálculo das perdas de carga na tubulação de vapor 13

5. Válvulas redutoras de pressão 20

6. Válvulas de segurança 21

7. Cálculo da flexibilidade 22

8. Seleção do isolamento térmico 35

9. Quantificação do condensado 37

10. Conclusão 43

11. Bibliografia 44

1.Introdução

O presente trabalho é o projeto de uma rede de tubulações de vapor. Foi elaborado a partir dos dados fornecidos em sala de aula, aos quais foi aplicada a teoria apresentada no curso. Desta maneira chegou-se a concepção aqui apresentada, que está justificada ao longo do conteúdo deste documento, justamente com os resultados numéricos.

2.Características do sistema

O sistema de distribuição de vapor foi projetado para alimentar cinco máquinas, sendo três com vazão de 1000 kg/h a 5 bar (efetiva) e as outras duas com 3000 kg/h a 10 bar (efetiva), como resumido na Tabela 3.1.

Tabela 3.1 – Resumo das características das máquinas do sistema.

Sistema

Vazão (Kg/h)

Pressão efetiva (bar)

Pressão absoluta (bar)

Máquina 1

1000

5

6

Máquina 2

1000

5

6

Máquina 3

1000

5

6

Máquina 4

3000

10

11

Máquina 5

3000

10

11

A vazão de projeto é a soma das vazões das máquinas (9000 kg/h) e foi usada para estimativa da capacidade das caldeiras. Para este sistema de máquinas foram ajustadas duas caldeiras de mesma capacidade (10000 kg/h) tipo ATA – 22, à uma pressão de 15 bar, trabalhando sazonalmente, de modo que, enquanto uma estiver trabalhando, a outra ficará em manutenção.

As Figuras 2.1 a 2.4 mostram vistas isométricas das tubulações propostas. A Figura 2.1 mostra uma isométrica geral. Na Figura 2.2 está mostrada a ramificação 1, que parte das caldeiras e vai até a divisão para as duas demais ramificações. Na Figura 2.3 está a ramificação 2, onde constam as máquinas 1, 2 e 3 da Tabela 2.1. Na Figura 2.4 está a ramificação 3, onde estão montadas as máquinas 4 e 5 da Tabela 2.1. É importante salientar que os desenhos das Figuras 2.1 a 2.4 estão fora de escala geométrica e que na Tabela 2.2 está a simbologia adotada.

A Figura 2.5 mostra a planta baixa do sistema caldeiras e as linhas de distribuição caldeira - máquina, sendo fornecidos detalhes geométricos adicionais que também valem para as Figuras 2.1 a 2.5.

Figura 2.1 – vista isométrica geral

Figura 2.2 – ramificação 1(parte das caldeiras e vai até a divisão para as duas demais ramificações)

Figura 2.3 – ramificação 2

Figura 2.4 – ramificação 3

Tabela 2.2 – Simbologia dos elementos apresentados nos desenhos isométricos

Símbolo

Descrição

Purgador

Máquina

Manômetro

Válvula de bloqueio

Filtro

Válvula de expansão

Válvula de segurança

Ponto de fixação

Figura 2.5 – planta baixa (sistema de caldeiras e linhas de distribuição caldeira – máquina)

3.Dimensionamento da tubulação de vapor

A equação (3.1) é utilizada para o dimensionamento da tubulação:

Dint = (4G/ v V)0,5 ( 3.1 )

Linhas LC1, LC2, LP1

Para a primeira análise utilizou uma velocidade de 20 m/s

Pressão 15 bar  Massa específica = 7,9739 kg/m^3

Dint = (4 * 10000/3600)/  * 7,9239 * 20)0,5

Dint = 152,3 mm

Através dos catálogos verificou um diâmetro comercial:

Os valores são da série 40

Dnon = 6”

Dint = 157,0 mm

Dext = 168,0 mm

Recalculando a velocidade:

V = 18,11 m/s

 Linha LP2

Para a primeira análise utilizou uma velocidade de 20 m/s

Pressão 15 bar  Massa específica = 7,9739 kg/m^3

Dint = (4 * 3500/3600)/ * 7,9239 * 20) 0,5

Dint = 88,38 mm

Os valores comerciais da série 40 mais próximos a este diâmetro são:

Dnon = 3”

Dint = 82,8 mm

Dext = 89,0 mm

Recalculando a velocidade

V = 22,79 m/s

 Linha LP3

Para a primeira análise utilizou uma velocidade de 20 m/s

Pressão 15 bar  Massa específica = 7,9739 kg/m^3

Dint = (4 * 6500/3600)/ * 7,9739 * 20) 0,5

Dint = 120,06 mm

Os valores comerciais da série 40 mais próximos a este diâmetro são:

Dnon = 4”

Dint = 102,3 mm

Dext = 114,0 mm

Recalculando a velocidade

V = 27,72 m/s

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