ATIVIDADE A2 - MÁQ HIDRÁULICAS

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ATIVIDADE A2 – MÁQUINAS HIDRÁULICAS
1. O dimensionamento e a seleção da bomba dependem da determinação de detalhes construtivos. Alguns dos parâmetros técnicos são: o tipo de rotor, o tipo de selagem do eixo, o tipo de acoplamento, a quantidade de estágios, dentre outros.
Sobre os parâmetros técnicos construtivos inerentes às bombas hidráulicas, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) Verdadeira(s) e F para a(s) Falsa(s). 
 
I. (  ) A altura manométrica ajudará a definir se uma bomba de simples estágio irá ser adequada ou se haverá necessidade de uma com múltiplos estágios.
II. (  ) Em serviços médios ou pesados, recomendam-se os anéis de desgaste para proteção da voluta e as luvas de eixo para proteção do eixo na região próxima à selagem.
III. ( ) Para os casos em que a bomba irá trabalhar com fluidos inflamáveis, contaminantes ou de maior custo, a opção recomendada para a selagem é a feita por gaxetas para se evitar o contato com o meio externo.
IV. (  ) Em sistemas com rotor revestido ou fabricado com materiais especiais, pode-se verificar o uso de polia e correia; entretanto, é mais comum o acoplamento direto, por ser mais eficiente.
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta. (X) V, V, F, V
2. Um dos critérios mais considerados para a seleção de bombas faz uso do ábaco que relaciona potência com vazão de fluido bombeado. Essa análise permite encontrar o diâmetro de rotor adequado e, em seguida, o modelo de bomba mais adequado. Deve-se, portanto, escolher o modelo mais compatível do fabricante. Um exemplo de “ábaco de cobertura” potência versus vazão, do fabricante KSB, está representado na figura evidenciada na sequência.
 
Fonte: Silva (2003, p. 19).
#PraCegoVer:  a figura representa um ábaco de cobertura do fabricante de bombas KSB. O eixo vertical representa a potência P em cv e possui 7 valores em ordem crescente, de baixo para cima. Esses valores são, respectivamente: 1, 2, 3, 4, 5, 6 e 7. O eixo horizontal representa a vazão e possui 8 valores crescentes, da esquerda para a direita. Esses valores são, respectivamente: 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30 e 35 metros cúbicos por hora. Existem, também, 5 curvas que representam 5 diâmetros diferentes. Essas curvas apresentam leve crescimento indo para a direita. De baixo para cima, essas curvas representam os seguintes diâmetros: 208mm, 221mm, 234mm, 247mm e 260mm.
 
Considerando o ábaco de cobertura KSB para a seleção do diâmetro do rotor, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s).
 
I. (  ) Para a potência de 2,5 cv e vazão de 22 m³/h, o diâmetro de rotor mais adequado para a bomba seria de 208 mm.
II. (  )  Para a potência de 5 cv e vazão de 26 m³/h, o diâmetro de rotor mais adequado para a bomba seria de 260 mm.
III. (  )  Para a potência de 5 cv e vazão de 30 m³/h, o diâmetro de rotor mais adequado para a bomba seria de 234 mm.
IV. (  ) Para a potência de 2,5 cv e vazão de 10 m³/h, o diâmetro de rotor mais adequado para a bomba seria de 234 mm.
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta. (X) V, V, F, V
3. Para a obtenção das principais curvas características de uma bomba centrífuga, é comum que a vazão seja variada nas bancadas de teste. Assim, é possível observar o comportamento das demais grandezas em função dela. A figura ilustra os aspectos gerais de três curvas características das bombas centrífugas. A curva (a) mostra o aspecto geral da curva, altura manométrica versus vazão, para as bombas centrífugas. Já a curva (b) ilustra o traçado da curva que representa a variação do rendimento de uma bomba centrífuga com sua vazão, e a curva (c) indica o comportamento da potência desenvolvida por uma bomba centrífuga para variadas vazões.
 
Fonte: Adaptada de Baptista e Lara (2010).
#PraCegoVer: a figura ilustra os aspectos gerais de três curvas características das bombas centrífugas. Na parte superior, a
primeira é a figura (a), que mostra o aspecto geral da curva, altura manométrica, no eixo vertical, versus vazão, no eixo horizontal, para as bombas centrífugas. A curva apresenta uma leve inclinação negativa, indicando que a grandeza altura manométrica reduzirá, à medida que caminhamos para a direita do eixo horizontal, ou seja, para maiores valores de vazão. Logo abaixo, a figura (b) ilustra o traçado da curva que representa a variação do rendimento de uma bomba centrífuga com sua vazão. A curva possui um formato parabólico, que nasce na origem dos eixos, cresce até a região central da figura e, em seguida, apresenta uma queda. Mais abaixo, a última e terceira, a figura (c) indica o comportamento da potência desenvolvida por uma bomba centrífuga em função da vazão. A figura consiste em uma reta, ou seja, equação do primeiro grau que intercepta o eixo vertical, potência e cresce suavemente para a direita, indicando que a potência e a vazão são grandezas diretamente proporcionais.
 
A respeito das curvas características das bombas centrífugas nos trechos mostradas na figura, analise as afirmativas a seguir e assinale V
para a(s) Verdadeira(s) e F para a(s) Falsa(s). 
 
I. (  ) A curva (b) indica que a relação entre o rendimento e a vazão de uma bomba centrífuga segue um comportamento aproximadamente parabólico, possibilitando, assim, a determinação de valores de vazão para a obtenção do melhor rendimento.
II. (  ) A potência e a vazão são grandezas diretamente proporcionais.
III. (   ) Altura manométrica e vazão são grandezas diretamente proporcionais.
IV. (  )  As três curvas características mostradas na figura foram obtidas por meio da variação da vazão volumétrica de fluido bombeado por uma bomba centrífuga.
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta. (X) F, V, F, V
4. A fundamentação teórica e prática dos números adimensionais é imprescindível para a determinação de parâmetros hidráulicos importantes utilizados nas simulações hidráulicas. No estudo das máquinas hidráulicas, uma experimentação bem fundamentada possibilitará a posterior caracterização da sua curva de desempenho e originará diversos dados indicativos da sua tendência de comportamento.
 
Sobre os números adimensionais, assinale a alternativa correta. 
(X) O número de Reynolds é obtido relacionando asa forças de inercia e as viscosas que atuam sobre um fluido durante seu escoamento. Seu valor contribui com o entendimento do regime de escoamento do fluido.
5. Instala-se uma bomba hidráulica com curva característica dada pela função              H= 80- 105.Q², em que Q representa a vazão em m³/s e H, altura manométrica em m. A bomba será utilizada para recalcar o fluido entre dois reservatórios desnivelados em 15 m de altura. É possível desconsiderar os efeitos das perdas de carga. O diâmetro da tubulação permaneceu constante.
Sobre os valores para a vazão volumétrica e para a altura manométrica no ponto de operação, assinale a alternativa correta.
(X) 2,55 x 10-² m³/s e 15 m
6.  A teoria dos modelos, juntamente com a análise de semelhança mecânica, busca diminuir o risco dos erros na execução de projeto das máquinas de grande porte, pois permite o estudo de modelos reduzidos. Essa teoria é utilizada, também, para avaliar o desempenho real de diversas máquinas de hidráulicas ditas como semelhantes. Entretanto, para que o teste do modelo forneça dados confiáveis para prever o comportamento do protótipo, alguns requisitos básicos precisam ser atendidos.
Considerando o exposto, bem como o seu conhecimento sobre análise dimensional e semelhança de bombas, analise as afirmativas a seguir.
I. Os requisitos básicos que precisam ser atendidos são: a semelhança dinâmica, a semelhança cinemática e a semelhança geométrica, entre o protótipo e o modelo.
 
II. Na maioria das vezes, realizar experimentos ou testes com protótipos em tamanho real é inviável. Diante disso, a maneira de se avaliar o comportamento do protótipo é por meio de testes dos modelos em laboratório.
 
III. Define-se a constante cinemática K como a soma entre as dimensões lineares L do protótipo e do modelo.IV. A formulação matemática da velocidade específica de uma bomba não leva em consideração a teoria de semelhança mecânica, já que esse parâmetro é puramente experimental.
 
Está correto o que se afirma em: (X) I e II, apenas
7. Para as bombas, o conceito de velocidade específica pode ser entendido como a rotação da bomba modelo, operando em altura manométrica e vazão iguais à unidade, ou seja, adotando,   e .      
O parâmetro velocidade específica é de grande importância para a seleção de uma bomba e pode, inclusive, ser usado, tendo em vista outra mecanicamente semelhante. Na sequência, a figura mostra a classificação das bombas de acordo com a faixa de velocidade específica de operação. Vamos analisá-la para entender melhor esse conceito.
Fonte: Baptista e Lara (2010, p. 146).
#PraCegoVer:a figura apresenta o desenho esquemático de seis eixos de rotação, partindo da esquerda para a direita, respectivamente, do maior para o menor. No eixo horizontal, estão representadas as velocidades específicas para cada eixo de rotação de um tipo de bomba. Iniciando na esquerda, observa-se o maior eixo de rotação, que corresponde ao de uma bomba centrífuga com velocidade específica de 10 rpm. À sua direita, encontra-se outro eixo de rotação, com tamanho menor e que corresponde ao de uma bomba centrífuga, porém com velocidade específica de 20 rpm. Em seguida, tem-se outro eixo de rotação idêntico e menor, também correspondente ao de uma bomba centrífuga, mas para velocidade específica de 40 rpm. À sua direita, outro eixo de rotação, de uma bomba centrífuga, indicado para velocidades específicas de 60 rpm. Mais à direita, observa-se um eixo de rotação menor ainda, que corresponde ao de uma bomba mista com velocidade específica de 100 rpm e, à sua direita, tem-se o último eixo de rotação, menor do que os demais, que corresponde ao de uma bomba axial com velocidade específica de 200 rpm.
 
Com base no exposto e na figura apresentada, bem como nos conhecimentos sobre velocidade específica, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas. 
 
I. As bombas hidráulicas do tipo axial possuem sua faixa de operação nas regiões com maiores valores de velocidade específica.
Pois:
II. As bombas do tipo axial são amplamente utilizadas em aplicações que demandam menores vazões e alturas manométricas maiores.
A seguir, assinale a alternativa correta. 
(X) A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa.
8. São obtidas três curvas características para uma bomba axial, por meio de ensaios em bancadas hidráulicas. A curva (a) mostra o aspecto geral da curva, altura manométrica versus vazão, para as bombas axiais. A curva (b) ilustra o traçado da curva, que representa a variação do rendimento de uma bomba axial com sua vazão, e a curva (c) indica o comportamento da potência desenvolvida por uma bomba axial para variadas vazões. Vejamos a figura na sequência.
 
Fonte: Adaptada de Baptista e Lara (2010).
#PraCegoVer:a figura ilustra os aspectos gerais de três curvas características das bombas axiais. Na parte superior, a primeira é a figura (a), que mostra o aspecto geral da curva, altura manométrica, no eixo vertical, versus vazão, no eixo horizontal, para as bombas axial. A curva apresenta uma inclinação acentuada e negativa, indicando que a grandeza altura manométrica reduzirá rapidamente, à medida que caminhamos para a direita do eixo horizontal, ou seja, para maiores valores de vazão. Logo abaixo, a figura (b) ilustra o traçado da curva que representa a variação do rendimento de uma bomba axial com sua vazão. A curva possui um formato parecido ao de uma parábola, que nasce na origem dos eixos, cresce até a região central da figura e, em seguida, apresenta uma queda com menor inclinação em relação à zona de crescimento. Mais abaixo, a última e terceira, a figura (c) indica o comportamento da potência desenvolvida por uma bomba axial em função da vazão. A figura consiste em uma reta, ou seja, equação do primeiro com coeficiente angular negativa e que decresce, rapidamente, para a direita, indicando que a potência e a vazão são grandezas inversamente proporcionais.
 
Sobre o comportamento das curvas características das bombas axiais nos trechos mostrados na figura, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) Verdadeira(s) e F para a(s) Falsa(s). 
 
I. (  )  As três curvas características mostradas na figura foram obtidas por meio da variação da vazão volumétrica de fluido bombeado por uma bomba axial.
II. (  ) A potência e a vazão são grandezas inversamente proporcionais no trecho mostrado na curva (c).
III. (   ) No trecho da curva característica mostrado em (a), altura manométrica e vazão são grandezas diretamente proporcionais.
IV. (  ) A curva característica mostrada em (b) indica que existem valores de vazão para os quais o rendimento da bomba será otimizado.
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta. (X) V, V, F, V
9. A teoria de semelhança mecânica permite a construção de várias curvas características de uma bomba; basta que se conheça a curva característica em uma determinada rotação e a nova rotação. A figura mostra duas curvas características para a mesma bomba, submetida a rotas diferentes, n1 e n2.  A teoria de semelhança mecânica permite antever essas modificações. Os pares de pontos (A1 e A2) e (B1 e B2) são chamados de pontos homólogos.
 
 
Fonte: Baptista e Lara (2010, p. 154).
#PraCegoVer:a figura mostra duas curvas características em um mesmo gráfico de altura manométrica versus vazão para a mesma bomba centrífuga, submetida a rotas diferentes, n1 e n2. O eixo vertical, que representa a altura manométrica H, possui 4 pontos indicados como: HmB1, HmA1, HmB2 e HmA2, respectivamente de baixo para cima. O eixo horizontal, que representa a vazão Q, possui 4 pontos, QA1, QA2, QA3 e QA4, respectivamente, da esquerda para a direita. A curva 2, que está na parte superior do gráfico, decresce, rapidamente, da esquerda para a direita. Ela contém dois pontos (A2 e B2), que estão projetados sobre o eixo das vazões. O primeiro ponto, mais à esquerda, é o ponto A2, que está projetado sobre o ponto QA2, por meio de uma linha vertical pontilhada. O segundo ponto, mais à direita, é o ponto B2, que está projetado sobre o ponto QB2, por meio de uma linha vertical pontilhada. Logo abaixo, encontra-se a curva 1, que está na parte superior do gráfico. Ela decresce, rapidamente, da esquerda para a direita. Contém dois pontos (A1 e B1), que estão projetados sobre o eixo das vazões. O primeiro ponto, mais à esquerda, é o ponto A1, que está projetado sobre o ponto QA1, por meio de uma linha vertical pontilhada. O segundo ponto, mais à direita, é o ponto B1, que está projetado sobre o ponto QB1, por meio de uma linha vertical pontilhada. Os pares de pontos (A1 e A2) e (B1 e B2) são chamados de pontos homólogos, pois possuem a mesma eficiência, devido à manutenção da semelhança mecânica.
 
Com base no exposto e na figura apresentada, bem como nos conhecimentos a respeito das curvas características de uma bomba centrífuga, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas. 
 
I. Os pares de pontos (A1 e A2) e (B1 e B2) são chamados de pontos homólogos, pois possuem a mesma eficiência.
Pois:
II. Os pares de pontos (A1 e A2) e (B1 e B2) são obtidos devido à manutenção das condições de semelhança mecânica.
A seguir, assinale a alternativa correta.
(X) As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I.
10. Por mais ampla que seja a faixa de trabalho de uma bomba, seu ponto de operação será definido levando em consideração os parâmetros hidráulicos de toda instalação hidráulica. Assim, o ponto de operação será obtido por meio da interseção da curva característica da bomba, com a curva característica do sistema de tubulações. Na sequência, a figura mostra que a intercepção da curva do sistema com a curva da bomba dará origem ao ponto de operação.
 
Fonte: Baptista e Lara (2010, p. 158).
#PraCegoVer:a figura ilustra o gráficoaltura manométrica Hm no eixo vertical versus vazão Q, no eixo horizontal.  À esquerda, a curva da bomba (CB) se origina cortando o eixo vertical na sua parte superior do gráfico e decresce suavemente ao se deslocar para a direita. Na região inferior do eixo vertical, na altura Hg, ou altura geométrica, origina-se a curva do sistema (CS). Essa curva cresce suavemente da esquerda para a direita. Ambas as curvas se interceptam mais à direita em um ponto denominado ponto de operação.
 
 
Ao ter em vista o seu conhecimento sobre as curvas características das bombas e do sistema de tubulação, bem como o ponto de operação do conjunto, assinale a alternativa correta.
(X) A curva característica para um sistema de tubulação é construída considerando o percurso entre o reservatório inferior e o reservatório superior.