Question

Enunciado:



Estudo de Caso – Problematização – Calcular se haverá melhorias através do investimento em um novo mineroduto.



“ Na cidade de Mariana, antes de colocar a polpa de minério em sua nova linha de mineroduto, prevista no Projeto Terceira Pelotização, a Empresa de Mineração fez, em maio, um bombeamento com água, que fez as vezes do minério numa simulação do que seria a viagem de 300 km, passando por 27 cidades.

A intenção era checar a integridade da nova linha – considerada o maior mineroduto para transporte de minério de ferro do mundo, as estações de bombas e de válvulas, e ver se estava tudo certo para colocar em serviço o sistema, que significará elevar o volume transportado, dos atuais 16,5 milhões t/ano para 24 milhões t/ano.

Inaugurado no dia 11 de junho, o mineroduto impressiona pelos números: foram mobilizados 1.800 trabalhadores no pico das obras, mais de mil proprietários de terras que a empresa tiveram de indenizar e investimentos de cerca de R$ 750 milhões.

Esse é o segundo mineroduto da empresa, construído paralelamente ao primeiro. No primeiro, construído nos anos 70, a tubulação era de diâmetro 20”, do longo de 300 km.

Nesta nova linha, a tubulação, construída com chapas de aço API 5 LX-60, possui diâmetro de 14”. A diferenciação entre o antigo e o novo mineroduto, explica o gerente geral de engenharia e projetos da Samarco, Cláudio Salles, é porque a nova linha será dedicada somente para transportar a produção da nova usina de concentração. “Não seria necessária uma tubulação com diâmetro de 20” polegadas ”, afirma.

A viagem da polpa de minério de ferro se inicia em Mariana (MG) e vai até Ubu, no Espírito Santo. É em Matipó, ainda no estado mineiro, que fica a estação de bombas EB2, que impulsiona a lama para que ele consiga vencer a altitude de 1.180 m da Serra do Caparaó, ponto de maior elevação de todo o traçado do mineroduto. Em seguida há duas estações de válvulas, uma em Guaçuí e outra em Alegre, no Espírito Santo, que reduzem a velocidade da polpa. A viagem dura quase três dias, ou 66 horas, com a velocidade média de 1,8 m/s.’’


Texto acima adaptado da reportagem da Revista OE, 21 de outubro de 2011.


Através do investimento em um novo mineroduto, comparar entre o antigo e o novo mineroduto as diferenças entre os valores do tipo de escoamento pelo método de Reynolds, o valor da perda de carga da tubulação pelo método da Equação Universal ou Equação de Darcy-Weissbach, bem como a altura manométrica e a potência da bomba utilizada no trecho de elevação do mineroduto.


Assim para os itens a), b) e c) compare e comente o valor do antigo e já para o novo mineroduto.


a) Aplicando o conceito do Número de Reynolds, indique qual deverá ser o tipo de escoamento predominante, do antigo e do novo mineroduto. sabendo que a viscosidade cinemática da água é de 1,02*10^-6 m²/s


b) Aplicando a Equação Universal ou Equação de Darcy-Weissbach, qual deverá de ser a perda de carga na tubulação para o antigo mineroduto e calcular para o novo mineroduto. Sabendo que o fator de atrito da tubulação será: Fantigo=0,037 e Fnovo=0,019.


c) Considerando a estação de bombeamento (que fica a estação de bombas EB2) que terá de vencer uma altitude de 1.180 m, calcular qual deverá a Altura Manométrica (H„, ) e a Potência hidráulica da bomba (Pot) em Watts, que será aplicado neste trecho do mineroduto.

Answer 1

Resposta:

a)

V=1,8 m/s

Dn=14''=14x0,0254m=0,3556m

Da=20''=20x0,0254m=0,508m

y= 1,02x0,000001 m2/s

Re=V.D/y

Rea=V.Da/y

Rea=1,8x0,508/1,02x0,000001

Rea=896470,58 (Turbulento)

Ren=V.Dn/y

Ren=1,8x0,3556/1,02x0,000001

Ren=627529,411 (Turbulento)

b)

fa=0,037

fn=0,019

L=300Km=300000m

Da=20''=0,508m

Dn=14''=0,3556m

g=9,81m/s2

V= 1,8m/s

HFa=0,037.(300000).(1,8).(1,8)/0,508.2.9,81

HFa=3608,32m

HFn=0,019.(300000).(1,8).(1,8)/0,3556.2.9,81

HFn=2647,03m

c)

Hm=(Zf-Zi)+ΔHperdas

Considerar 10% da Altura em perdas

Hm=(1180m-0)+118m

Hm=1298m

Pota=y.Qa.Hm

Qa=V.Aa

Aa=π.(0,508).(0,508)/4=0,20258024 m2

Qa=1,8.0,20258024=0,364644 m3/s

Pota=9810.0,364644.1298=4643150,61 W

Potn=y.Qn.Hm

Qn=V.An

An=π.(0,3556).(0,3556)/4=0,0992643 m2

Qn=1,8.0,0992643=0,17867577 m3/s

Potn=9810.0,17867577.1298=2275146,47 W

( A economia de energia será de mais de 50%)

Explicação: