Portfólio Prestação de serviço em uma usina termoelétrica

Portfólio Prestação de serviço em uma usina termoelétrica

Curso: Engenharia Mecânica Semestre: 8º / 9º
Competências:

• Compreender os procedimentos para análise de vibrações,
• Conhecer o procedimento para a determinação do ciclo
térmico a vapor;
• Compreender os conceitos de velocidade crítica;
• Estudar o dimensionamento de solda e de engrenagens

Passo 1

Como parte do procedimento sua equipe decidiu realizar alguns testes de rotina, que consiste
em verificar a velocidade crítica de operação da bomba.
A Figura 2 mostra a carcaça de uma bomba de engrenagens com os eixos e os rotores.

O eixo da bomba possui um comprimento de 0,4 m e rigidez de 20×104 N/m e em sua
extremidade está localizado um rotor de 3 kg. Considerando a rotação da bomba escolhida, em RPM,
além disso, considere que o sistema tem um coeficiente de amortecimento igual a 0,01. Esta bomba
pode operar em 1750 RPM e em 3500 RPM.

Deste modo, calcule a velocidade crítica para ambas as velocidades e escreva um breve
relatório se o sistema irá operar corretamente ou não.

Passo 2 Portfólio Prestação de serviço em uma usina termoelétrica

a) Qual ciclo termodinâmico é empregado em sistemas de geração de potência a vapor? Quais os
componentes que o integram e como funcionam? Faça um esboço do sistema demonstrando
os fluxos de calor e trabalho.

b) Esboce o ciclo termodinâmico ideal (T-S), explique os processos que ocorrem e apresente as
equações necessárias para determinar: o calor e o trabalho em cada componente do sistema.

c) Existe alguma forma de otimizar a eficiência do ciclo empregado em sistemas de geração de
potência a vapor?

d) Calcule a eficiência térmica do ciclo termodinâmico, onde o vapor entra na turbina a 3,5 MPa
e 500°C e é condensado à pressão de 40 kPa. Demonstre todos os cálculos e pesquise na
literatura (tabelas de vapor), os valores necessários para o desenvolvimento do exercício.

Passo 3

A bomba trabalha com um par igual de engrenagens cilíndricas de dentes retos, seu material
é o aço AISI 1020. Com relação aos seus parâmetros, tem-se que seu ângulo de pressão é de 20º, com
uma rotação de 1750 RPM, largura da face de 24mm, diâmetro primitivo de 39 mm, número de
dentes igual a 13 e com modulo de 3 mm.

A carga tangencial atuante é de 1000 N.
Calcule as tensões de flexão e desgaste, utilizando o método de Lewis para verificar se o projeto está
adequado.
Observações:

• Considere o valor de Kv = 1,6
• Valores de r1 e r2 iguais a 0,0667 nos seus cálculos
• Os valores do fator de forma Y de Lewis é obtido atras vez da tabela 1.2 do livro didático
• Os valores do Modulo de Elasticidade e o Coeficiente de Poisson são obtidos através da tabela
1.3, para isso considere o material como sendo Aço carbono
• Para o aço AISI 1020 a resistência ao escoamento em 201 MPa e tensão de contato em 235
MPa.

Passo 4 Portfólio Prestação de serviço em uma usina termoelétrica

Um ponto importante que sua equipe identificou foi a falta de um Planejamento e Controle
da Manutenção (PCM), deste modo, a tarefa é apresentar qual é a importância de um PCM e,
também, elaborar um Roteiro de Inspeção para a bomba centrifuga que compõe o sistema de
refrigeração.
O roteiro pode ser feito no Excel e deve ser anexado no final do trabalho.

Passo 5

a) Verificou-se regiões nas quais não houve penetração o suficiente de solda para uma boa fixação
da junta, o que pode ser ocasionado por um material de baixa soldabilidade. Portanto, faça
uma pesquisa que contemple a soldabilidade dos aços, incluindo o material da carcaça, defina
o procedimento de soldagem e o material do consumível para a soldagem do aço AISI 4130.

b) A inspeção relatou cordões de soldas fraturados, ou seja, cordões que não suportaram as
cargas nas quais foram submetidas. Assim, é necessário identificar o motivo por qual estas
falhas ocorreram. Pesquise os tipos de cargas que uma junta soldada pode estar submetida e
como determiná-las e, pesquise também, sobre as tensões residuais e como evitá-las.

c) Após uma verificação detalhada, notou-se que uma parte estrutura da carcaça está submetida
a uma carga F = 25 kN e possui trincas no cordão de solda do tipo filete, no entanto, ainda não
houve falha. Portanto, é necessário encontrar a tensão resultante de cisalhamento na garganta
do metal de solda.

Para isso, utilize o conhecimento adquirido em sua pesquisa sobre as
análises de resistência de uma junta soldada (b). A Figura 4 mostra a geometria e as cargas
envolvidas na estrutura.