Máquinas de Fluxo
Sistemas de Transporte de Fluido
Introdução
Histórico
• Transporte em baldes ou
conchas.
– Homens primitivo
• Bombas de parafuso.
– Antiguidade
• Rodas de pás.
– Romanos
• Moinhos de vento
• Rodas de água
atual
• Água pressurizada da
torneira
• Secador de cabelo
• Ventilador
• Carro
– Sistema de lubrificação
– Refrigeração
– Direção
• Entre outros
Definições
Sistema fluido mecânico
• Sistemas Fluido mecânicos:
conjunto formado por
máquinas e/ou dispositivos
cuja função é extrair ou
adicionar energia de/para
um fluido de trabalho.
Máquinas de fluido
• é o equipamento que
promove a troca de energia
entre um sistema mecânico
e um fluido, transformando
energia mecânica em
energia de fluido ou energia
de fluido em energia
mecânica.
Fluxograma de máquinas de fluxo
M
Á
Q
U
I
N
A
S
r = cte
Máquinas
Hidráulicas
Motrizes
Operatrizes
Máquinas de
Deslocamento
Positivo
D
E
F
L
U
X
O
Turbo
Máquinas
Máquinas
Térmicas
Turbinas
Hidráulicas
Turbinas
Eólicas
Bombas
(liquido)
Ventiladores
(gás)
Máquinas de
Deslocamento
Positivo
Turbina a vapor
Motrizes
Turbina a gás
Turbo
Máquinas
r não é cte
Operatrizes
Turbocompressores
Definição
• Máquinas de deslocamento
positivo
– Fluido confinado
– Bombeamento através da
mudança de volume do
recipiente
• Máquinas de fluxo (turbo
máquinas)
– Fluido em constante
movimento
– Bombeamento por
fenômenos dinâmicos
– Turbinas hidráulicas e
bombas centrífugas
Exemplos de máquinas de fluxo
Exemplos de máquinas de deslocamento positivo
Áreas de aplicação das máquinas de fluxo com
as das máquinas de êmbolo (deslocamento),
•
•
observa-se uma grande superposição.
compressão de gases
–
–
•
elevação de água
–
–
•
o vapor produzido em uma caldeira pode ser usado para fornecer trabalho mecânico tanto através
de uma turbina a vapor quanto através de uma máquina a vapor de êmbolo.
Situação desta concorrência de ambos os tipos de máquinas é bastante clara.
Para grandes vazões volumétricas
–
•
bombas de êmbolo
bombas rotativas;
turbina a gás x motor de combustão interna
–
•
•
compressores de êmbolo
Turbocompressores
as vantagens das máquinas de fluxo são decisivas
Para pequenas vazões
–
as máquinas de êmbolo são preferidas.
• Na prática, o campo de aplicação das máquinas de fluxo só é
limitado pelos desejos dos usuários.
Campo de aplicação de ventiladores e
compressores
• Domínio absoluto dos compressores
centrífugos e axiais (máquinas de
fluxo) para regiões de grandes
vazões, principalmente em
situações
– como nos motores de avião, em que a
relação requerida entre a potência de
propulsão e o peso da máquina seja a
maior possível
• Na gama das pequenas e médias
vazões e elevadas relações de
pressão entre descarga e admissão,
os compressores alternativos de
êmbolo ou pistão mantêm o seu
predomínio
– No entanto, eles têm cedido espaço
para os compressores de palhetas e
de parafuso para as situações de
médias vazões e pressões não tão
elevadas.
Campo de aplicação de bombas
•
Para o caso das máquinas de fluido
geradoras que trabalham com líquidos,
denominadas de bombas, a situação é
semelhante a dos compressores, havendo
o predomínio das máquinas de fluxo
(bombas centrífugas, bombas de fluxo
misto e bombas axiais) para a região de
médias e grandes vazões, enquanto as
bombas alternativas e rotativas (máquinas
de deslocamento positivo) dominam a faixa
de médias e grandes alturas de elevação e
pequenas vazões.
•
Como existem áreas de superposição entre
os campos de aplicação dos diferentes
tipos de bombas, outros critérios, como
viscosidade
do
líquido
bombeado,
presença de sólidos em suspensão,
variação ou não da vazão em função da
variação da resistência do sistema ao
escoamento, facilidade de manutenção,
custos, etc., devem ser levados em
consideração para a seleção da máquina
mais adequada para um determinado tipo
de aplicação.
Tipos de bombas de deslocamento positivo
Bomba de palheta
Bomba de lóbulo triplo
Bomba de êmbolo
Bomba de pistão duplo
Bomba de engrenagem
Bomba de rolete
Bomba helicoidal
Projeto de Instalação
• Na encomenda:
• o local donde o fluido é retirado,
• o local onde o fluido deve chegar,
• O consumo do fluido
• Projetista
• Verificar essas posições
• Estudar o traçado da instalação
• Fazer o cálculo da instalação
sucção
recalque
B
motor
Projeto de Instalação
• Material da Tubulação
•
•
•
•
•
Temperatura
Corrosão
Pressão
Custo
Contaminação
• Projeto da tubulação
• Diâmetro do tubo
• Espessura da parede
• Componentes
B
NPSH – água – 6 m
motor
Cálculo da Potência Requerida
p1 v12
p2 v22
y1 

 hb  y2 

 hp
rg 2 g
rg 2 g
h p  h pd  h pl
hb = carga da bomba
hp = perda de carga
hpd perda de carga distribuída
hpl perda de carga localizada
Potência Requerida
Pr  rghb Q
B
Rendimento
• O rendimento de uma bomba é dado pela
razão entre a potência requerida e a potência
disponível
Pr
n
Pd
• Onde a potência disponível é calculada de
Pd  Vi
CCI e CCB
• CCI = curva característica da instalação
• CCB = curva característica da bomba
– Fornecida pelo fabricante.
H
n
n
CCI
Ponto de funcionamento
CCB
Q
Exercício
• Diagrame a CCI da instalação abaixo.
1m
3m
0,5 m
B
PVC
DN = 5 cm