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ENGENHARIA DE PRODUÇÃO INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS Prof. Jorge Marques Aula 16 INSTALAÇÕES DE ÁGUA QUENTE Solar - dimensionamento Fontes Consultadas MACINTYRE,

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1 ENGENHARIA DE PRODUÇÃO INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS Prof. Jorge Marques Aula 16 INSTALAÇÕES DE ÁGUA QUENTE Solar - dimensionamento Fontes Consultadas MACINTYRE, A. J. Instalações Hidráulicas Apostila prof. Enedir Ghisi - UFSC

2 Aquecimento com Energia Solar O uso da energia solar está se difundindo aos poucos pois apresenta as seguintes vantagens: a) Não é poluidora; b) É autossuficiente; c) É completamente silenciosa; d) É uma fonte alternativa de energia; e) Geralmente está disponível no local do consumo.

3 Aquecimento com Energia Solar O sistema de geração de água quente à base de energia solar se compõe de três elementos: a) Coletores de energia (placas coletoras); b) Acumulador de energia (reservatório de água quente); c) Rede de distribuição.

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5 Aquecimento com Energia Solar Instalação dos coletores: Há três arranjos possíveis para os coletores: – Em paralelo  aumenta o volume, mantém a temperatura – Em série  aumenta a temperatura. Exige circulação forçada. – Em série/paralelo  combinação dos dois anteriores.

6 Coletores em paralelo Aumento da capacidade volumétrica de água quente. Temperatura não sofre variação com aumento ou redução de coletores.

7 Coletores em série Há necessidade de bombeamento. A temperatura aumenta ao passar por cada coletor.

8 Coletores em série paralelo Combinação de ganhos de volume e temperatura

9 Esquema básico de instalação de coletores sem bombeamento

10 Dimensionamentos Os mesmos parâmetros da água fria são especificados para a distribuição de água quente: – Pressão máxima: 400 KPa. – Pressão dinâmica mínima: 5 KPa – Velocidade máxima: 3 m/s – Perdas de carga: mesma tabela da água fria para acessório, mas a perda unitária é levemente menor. Para tubos de cobre/cpvc

11 Bombeamento de água quente Mesmos critérios de cálculo que para a água fria, porém, especial atenção deve ser dada à altura de sucção, pois, a água quente está mais propensa a evaporar e provocar o fenômeno da cavitação.

12 Cavitação Fenômeno decorrente da formação de bolhas na sucção e posterior colapso destas na região das pás da bomba. As bolhas são formadas quando a pressão de sucção atinge valores inferiores à pressão de vapor. Cavitação é a erosão dos componentes de um sistema hidráulico (rotores, tubulação de sucção), causados pelo colapso de pequenas bolhas de vapor do fluído, formadas nas zonas de baixa pressão contra a superfície destes componentes.

13 Mecanismo da cavitação

14 Pressões de vapor e densidades da água Temperatur a (°C) Pressão de vapor Massa específica (kg/m³) kPamca 151,710, ,340, ,170, ,250, ,630, ,380, ,520, ,271, ,671, ,842, ,922, ,083, ,473, ,284, ,735, ,057, ,498, ,3310, ,8012, ,3314, ,1917, ,7920,26943

15 NPSH É altura positiva líquida de sucção ( Net Positive Suction Head ), é a altura diretamente ligada ao estudo da cavitação. A determinação das condições de cavitação de uma instalação de bombeamento dependem do NPSH disponível (que depende da instalação) e o NPSH requerido (característico da bomba) Para que não ocorra cavitação deveremos ter : NPSH requerido é fornecido pelo fabricante da bomba.

16 NPSH DISPONÍVEL

17 Onde : Hb : pressão atmosférica absoluta (reservatório aberto) ha : altura estática de sucção Ja : perda de carga na sucção hv : pressão de vapor do líquido à temperatura de operação da instalação, em mca

18 Curva característica de NPSH Além da curva H x Q, os fabricantes fornecem as curvas de NPSH requerido de suas bombas.

19 Isolamento das tubulações Tubulações de cpvc, pex e pp dispensam materiais isolantes, pois possuem baixos coeficientes de condução térmica, a não ser que seja as distâncias sejam relativamente longas e/ou estejam submetidos a correntes de ar frio. Tubulações metálicas são isoladas com materiais como lã de vidro, lã de rocha, cortiça, isopor etc.

20 Dilatação Térmica Devido à dilatação dos materiais com os quais são fabricados os tubos para condução de água quente, alguns cuidados devem ser tomados: Evitar a aderência da tubulação com a estrutura; A tubulação deve poder se expandir livremente; Em trechos longos e retilíneos deve-se usar cavaletes, liras ou juntas de dilatação especiais que permitam a dilatação.


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