Engenharia Mecânica (Belo Horizonte - Nova Gameleira)

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Navegando Engenharia Mecânica (Belo Horizonte - Nova Gameleira) por Autor "Cabral, Augusto de Mattos Freire"

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    Dimensionamento de um sistema de captação de água para uso industrial: análise de um estudo de caso
    (Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2026-06-15) Cabral, Augusto de Mattos Freire; Paulino, Tiago de Freitas; http://lattes.cnpq.br/6949861152810464; Paulino, Tiago de Freitas; Guzzo, Márcio Expedito; Malaquias, Augusto César Teixeira
    O abastecimento de água em plantas industriais de operação contínua está condicionado à confiabilidade da adução e ao custo de bombeamento ao longo da vida útil, ambos sensíveis ao material de tubulação. Este trabalho aborda essa decisão por meio do estudo de caso de uma adutora de água bruta em Juiz de Fora, Minas Gerais, que capta água de uma barragem de rejeitos desativada e a transporta a uma planta industrial, com vazão de 800 m³/h ao longo de 2.366 m de linha de recalque aérea e desnível geométrico de 222 m, em horizonte de 20 anos. A instalação aérea e a temperatura de projeto de 35 °C restringem as pressões admissíveis e tornam a seleção do material o ponto central da análise, conduzida sobre aço carbono ASTM A53M Gr. B, ferro fundido dúctil K7 JGS e PEAD PE 100 SDR 9 PN 20. O regime permanente seguiu o método de Darcy-Weisbach conforme a ABNT NBR 12215-1 (2017), com rugosidade projetada para 20 anos pelo modelo parabólico de Abdel-Monim, Ead e Shabayek (2005); a verificação de transiente aplicou a equação de Joukowsky para o limite superior da sobrepressão; e a comparação econômica adotou o Custo do Ciclo de Vida a 8% a.a., com os cálculos conduzidos em planilha eletrônica e a seleção do conjunto motobomba em simulador dedicado de fornecedor. O PEAD foi eliminado no regime permanente, pois o fator fT = 0,80 a 35 °C (ABNT NBR 15561, 2017) reduz a pressão máxima de operação para 16 bar, superada em 44% no ponto crítico, enquanto o aço carbono e o ferro fundido dúctil atenderam ao critério estático, com alturas manométricas de 256,12 m e 239,49 m. A análise simplificada de transiente resultou em fatores de utilização de 111% e 114%, hipótese conservadora que, por não incorporar o tempo real de desaceleração do conjunto motobomba nem o amortecimento por atrito, não eliminou as alternativas aprovadas em regime permanente. Na comparação econômica, o aço carbono apresentou CAPEX 64% superior (R$ 27,2 milhões, ante R$ 16,6 milhões) e OPEX anual 16,6% superior, com custo do ciclo de vida 28% maior (R$ 89,1 milhões, ante R$ 69,7 milhões), resultado mantido entre 4% e 12% a.a. O ferro fundido dúctil K7 JGS é a alternativa recomendada, por reunir o menor custo do ciclo de vida e resistência à corrosão compatível com a água bruta de barragem de rejeitos.