Dimensionamento de redes de água de utilidades em processos batelada
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Data
2023-12-13
Autores
Orientador
Monteiro Filho, Elias de Souza 
Coorientador
Pós-graduação
Curso de graduação
Araraquara - IQAR - Engenharia Química
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Trabalho de conclusão de curso
Direito de acesso
Acesso restrito
Resumo
Resumo (português)
Diante de um mundo onde os problemas ambientais têm se agravado de maneira continua, notadamente no que se diz respeito ao mau uso de fontes energéticas e recursos hídricos, algumas medidas públicas e privadas estão sendo tomadas a fim de melhorar este cenário. Especialmente no meio industrial, existe um esforço de algumas companhias para identificar perdas de energia em seus processos, assim como buscar por tecnologias de melhor performance energética e corrigir problemas de dimensionamento em suas instalações. O presente estudo atua diretamente neste terceiro aspecto propondo uma ferramenta em Excel para o dimensionamento de redes de distribuição de água de utilidades em plantas industriais. Esse estudo teve como objetivo apresentar as etapas de concepção de redes de água que alimentam processos batelada, tanto para a lavagem de reatores quanto para seu uso em chillers e caldeiras, por exemplo. As etapas do dimensionamento consistiam principalmente na determinação dos parâmetros essenciais de uma bomba centrífuga (vazão, altura manométrica, potência hidráulica e NPSH requerido); dos aspectos referentes à tubulação em si (diâmetro, velocidade de escoamento e perdas de carga) e da principal dimensão de um tanque de estocagem (volume de armazenamento). Foi desenvolvido também um estudo de caso para averiguar a precisão da planilha em seus resultados. Assim foi constatado que, quando comparada à métodos clássicos, como a determinação do fator de atrito de tubulações através do diagrama de Moody-Rouse, ela demonstrou um resultado satisfatório. No caso do exemplo entre o método numérico apresentado na planilha e o diagrama, houve um erro de apenas 4%. Além disso, de uma maneira ampla, constatou-se que o dimensionamento correto do sistema de água de utilidades evita a compra equivocada de bombas que podem custar mais de R$ 25.000,00, além dos gastos referentes à manutenção de um equipamento que opere em baixa performance ou não atenda as necessidades da planta. Foi visto também que dimensionar corretamente esse sistema evita interrupções na produção da planta, as quais podem gerar prejuízos na casa dos milhões de reais dependendo da dimensão da empresa.
Resumo (inglês)
Faced with a world in which environmental problems have continually worsened, especially regarding the improper use of energy sources and water resources, some public and private measures are being taken to improve this scenario. Particularly in the industrial sector, there is an effort by some companies to identify energy losses in their processes, as well as to look for better energy performance technologies and correct sizing problems in their installations. This study works directly on this third aspect, proposing an Excel tool for sizing utility water distribution networks in industrial plants. The aim of this study was to present the design stages for water networks that feed batch processes, both for washing reactors and for use in chillers and boilers, for example. The sizing stages consisted mainly of determining the essential parameters of a centrifugal pump (flow rate, head, hydraulic power and required NPSH); aspects relating to the pipe itself (diameter, flow velocity and pressure losses) and the main dimension of a storage tank (storage volume). A case study was also carried out to check the spreadsheet's accuracy in its results. It was found that when compared to classic methods, such as determining the friction factor of pipes using the Moody-Rouse diagram, it showed a satisfactory result. In the case of the example between the numerical method presented in the spreadsheet and the diagram, there was an error of only 4%. In addition, in general terms, it was found that correctly sizing the utilities water system avoids the mistaken purchase of pumps that can cost more than R$25,000.00, as well as the maintenance costs of equipment that operates at low performance or does not meet the plant's needs. It was also seen that sizing this system correctly avoids interruptions in the plant's production, which can generate losses in the millions of reais depending on the size of the company.
Descrição
Palavras-chave
Idioma
Português
Como citar
AMATO, Renato Baptista. Dimensionamento de redes de água de utilidades em processos batelada. 2023. Trabalho de conclusão de curso (Bacharelado em Engenharia Química) - Instituto de Química, Universidade Estadual Paulista, Araraquara, 2023.