ATIVIDADE 01 MÁQUINAS HIDRÁULICAS

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<p>ATIVIDADE 01 MÁQUINAS HIDRÁULICAS</p><p>01 - A teoria e as relações matemáticas de semelhança mecânica têm como propósito diminuir o risco dos erros na execução de projeto, pois permitem o estudo em modelos reduzidos; assim, será possível avaliar o desempenho real de diversas máquinas de hidráulicas ditas como semelhantes. Na sequência, são mostradas algumas equações de semelhança que relacionam vazão, rotação, altura manométrica e potência.</p><p>A respeito das relações matemáticas de semelhança mecânica, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) Verdadeira(s) e F para a(s) Falsa(s).</p><p>I. (V) Valores de K maiores do que 1 indicam que o protótipo será maior do que o modelo.</p><p>II. (V) O valor de K maior do que 1 pode ser um indício de que o protótipo irá obter maior altura manométrica do que o modelo, mantendo-se a rotação constante.</p><p>III. (F) O valor de K maior do que 1 indica, com precisão, que o protótipo terá menor vazão do que o modelo, mantendo-se a rotação constante.</p><p>IV. (V) O valor de K menor do que 1 indica que o protótipo é menor do que o modelo.</p><p>02 - Devido à grande quantidade de bombas existentes, não há um único método para realizar a escolha de forma mais adequada. Entretanto, os critérios mais considerados para a seleção das bombas são: altura manométrica, característica do fluido, vazão, características da instalação, dentre outros. Após a definição do tipo de bomba, deve-se escolher o modelo mais compatível do fabricante ao atendimento da instalação. Um exemplo de “ábaco de cobertura” do fabricante KSB está ilustrado na figura evidenciada na sequência.</p><p>Fonte: Silva (2003, p. 2).</p><p>#PraCegoVer:a figura representa um ábaco de cobertura do fabricante de bombas KSB. O eixo vertical representa a altura manométrica H e possui 8 valores em ordem crescente, de baixo para cima. Esses valores são, respectivamente: 4, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 38. O eixo horizontal representa a vazão e possui 15 valores crescentes, da esquerda para a direita. Esses valores são, respectivamente: 2, 4, 6, 8, 10, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 200, 300, 400 e 500. Uma linha vermelha horizontal é traçada cortando o eixo vertical na altura manométrica Hm igual a 26 metros, e outra linha vermelha vertical é traçada cortando o eixo horizontal na vazão volumétrica Q igual a 12m³/h. A interseção dessas duas linhas, mais à esquerda do ábaco, está dentro da região denominada como 40-250, que representa o modelo da bomba a ser escolhido. Abaixo da região 40-250, existem, também, as regiões: 32-300 e 40-160. Acima, existe a região 50-250. À direita e de cima para baixo, existem, respectivamente, as regiões: 65-250, 80-250, 100-250, 80-200, 125-250, 100-200, 65-160, 80-160 e 50-160.</p><p>Considerando o ábaco de cobertura KSB para a escolha do modelo de bomba, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s).</p><p>I. (V) Para a altura manométrica de 25m e vazão de 9m³/h, o modelo 40-250 seria o mais indicado.</p><p>II. (V)  Para a altura manométrica de 20m e vazão de 4m³/h, o modelo 32-200 seria o mais indicado.</p><p>III. (F) Para a altura manométrica de 19m e vazão de 200m³/h, o modelo 80-200 seria o mais indicado.</p><p>IV. (V) Para a altura manométrica de 10m e vazão de 6m³/h, o modelo 40-160 seria o mais indicado.</p><p>03 -  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.</p><p>Considerando o exposto, bem como o seu conhecimento sobre análise dimensional e semelhança de bombas, analise as afirmativas a seguir.</p><p>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.</p><p>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.</p><p>III. Define-se a constante cinemática K como a soma entre as dimensões lineares L do protótipo e do modelo.</p><p>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.</p><p>Está correto o que se afirma em: I e II, apenas.</p><p>04 - 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.</p><p>Sobre os números adimensionais, assinale a alternativa correta.</p><p>RESPOSTA: O número de Reynolds é obtido relacionando as forças de inércia e as viscosas que atuam sobre um fluido durante seu escoamento. Seu valor contribui com o entendimento do regime de escoamento de escoamento do fluido.</p><p>05 - No estudo da análise dimensional e semelhança de bombas hidráulicas, é importante reforçar que qualquer variação nas dimensões de uma bomba influenciará, em muito, as grandezas: potência, altura manométrica e vazão. Esse fato é evidenciado pelas equações destacadas na sequência.</p><p>Uma bomba hidráulica modelo, com rotor de 220 mm de diâmetro, recalcou água até uma altura manométrica de 19 m, quando a rotação do motor de acionamento era de 1.400 rpm. Será instalada uma bomba protótipo, geometricamente semelhante, com diâmetro de rotor igual a 260 mm, girando a 1.650 rpm. O fluido e as demais condições cinemáticas e dinâmicas foram mantidas constantes.</p><p>Sobre os valores dos parâmetros hidráulicos presentes nas equações de semelhança, assinale a alternativa correta.</p><p>RESPOSTA: A altura manométrica alcançada pelo protótipo será de, aproximadamente, 36,9 m.</p><p>06 - Instala-se uma bomba hidráulica com curva característica dada pela função.</p><p>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.</p><p>Sobre os valores para a vazão volumétrica e para a altura manométrica no ponto de operação, assinale a alternativa correta.</p><p>RESPOSTA: 2,55 x 10-2m³/s e 15m.</p><p>07 - 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.</p><p>Fonte: Adaptada de Baptista e Lara (2010).</p><p>#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</p><p>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.</p><p>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).</p><p>I. (V)  As três curvas características mostradas na figura foram obtidas por meio da variação da vazão volumétrica de fluido bombeado por uma bomba axial.</p><p>II. (V) A potência e a vazão são grandezas inversamente proporcionais no trecho mostrado na curva (c).</p><p>III. (F) No trecho da curva característica mostrado em (a), altura manométrica e vazão são grandezas diretamente proporcionais.</p><p>IV. (V) A curva característica mostrada em (b) indica que existem valores de vazão para os quais o rendimento da bomba será otimizado.</p><p>08 - 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.</p><p>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).</p><p>I. (V) A altura manométrica ajudará a definir se uma bomba de simples estágio irá ser adequada ou se haverá necessidade de uma com múltiplos estágios.</p><p>II. (V) 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.</p><p>III. (F) 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.</p><p>IV. (V) 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.</p><p>09 - 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.</p><p>Fonte: Silva (2003, p. 19).</p><p>#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.</p><p>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).</p><p>I. (V) 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.</p><p>II. (V)  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.</p><p>III. (F)  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.</p><p>IV. (V) 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.</p><p>10 - 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 .</p><p>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.</p><p>Fonte: Baptista e Lara (2010, p. 146).</p><p>#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.</p><p>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.</p><p>I. As bombas hidráulicas do tipo axial possuem sua faixa de operação nas regiões com maiores valores de velocidade específica.</p><p>Pois:</p><p>II. As bombas do tipo axial são amplamente utilizadas em aplicações que demandam menores vazões e alturas manométricas maiores.</p><p>A seguir, assinale a alternativa correta.</p><p>RESPOSTA: A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa.</p><p>image7.gif</p><p>image8.jpeg</p><p>image9.jpeg</p><p>image10.gif</p><p>image11.gif</p><p>image12.gif</p><p>image13.jpeg</p><p>image1.gif</p><p>image2.gif</p><p>image3.gif</p><p>image4.jpeg</p><p>image5.gif</p><p>image6.gif</p>