MAPA - MÁQUINAS DE FLUXO - 54_2024

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MAPA - MÁQUINAS DE FLUXO - 54_2024
 
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MAPA - MÁQUINAS DE FLUXO - 54_2024
M.A.P.A. MÁQUINAS DE FLUXO
Seleção de máquinas de fluxo motoras e geradoras.
Olá, estudante!
Tudo bem? Seja bem-vindo(a) à nossa atividade M.A.P.A. da disciplina Máquinas de fluxo. 
Esta atividade tem como tema “Seleção máquinas de fluxo motoras e geradoras”. Nesta 
atividade, você encontrará situações onde terá que aplicar os conhecimentos adquiridos 
durante a disciplina de máquinas de fluxo para propor a escolha de alguns problemas.
As suas tarefas nesse M.A.P.A. serão:
Selecionar turbinas hidráulicas para uma CGH.
Selecionar uma bomba e calcular as perdas de carga de um sistema de bombeamento.
Bom trabalho!
Profº Dário Machado Júnior
INSTRUÇÕES DE ENTREGA
Este é um trabalho INDIVIDUAL.
As respostas devem ser entregues utilizando o Modelo de Resposta MAPA SUB Máquinas 
de Fluxo disponibilizado. Sobre o seu preenchimento, é necessário o cumprimento das 
seguintes diretrizes:
Não serão aceitas respostas que constam apenas o resultado numérico, sem que seja 
demonstrado o raciocínio que o levou a encontrar aquela resposta.
Toda e qualquer fonte e referência que você utilizar para responder os questionários deve 
ser citada ao final da questão.
Após inteiramente respondido, o Modelo de Resposta MAPA Máquinas de Fluxo deve ser 
enviado para correção pelo seu Studeo em formato de arquivo DOC / DOCX ou PDF, e 
apenas estes formatos serão aceitos.
O Modelo de Resposta MAPA Máquinas de Fluxo pode ter quantas páginas você precisar 
para respondê-lo, quando seguir a sua estrutura.
O Modelo de Resposta MAPA Máquinas de Fluxo deve ser enviado única e exclusivamente 
pelo seu Studeo, no campo “M.A.P.A.” desta disciplina. Toda e qualquer outra forma de 
entrega deste Modelo de Resposta MAPA não é considerada.
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A qualidade do trabalho será considerada na hora da avaliação, então preencha tudo com 
cuidado, explique o que está fazendo, responda às perguntas e mostre sempre o passo a 
passo das resoluções e deduções.
Quanto mais completo seu trabalho, melhor!
Problemas frequentes a evitar:
Coloque um nome simples no seu arquivo para não se confundir no momento de envio.
Se você usa OPEN OFFICE ou MAC, transforme o arquivo em PDF para evitar 
incompatibilidades.
Verifique se você está enviando o arquivo correto! É o MAPA da disciplina certa? Ele está 
preenchido adequadamente?
Como enviar o arquivo:
Acesse no Studeo o ambiente da disciplina e clique no botão M.A.P.A. No final da página há 
uma caixa tracejada de envio de arquivo. Basta clicar nela e então selecionar o arquivo de 
resposta da sua atividade.
Antes de clicar em FINALIZAR, certifique-se de que está tudo certo, pois uma vez finalizado 
você não poderá mais modificar o arquivo. Sugerimos que você clique no link gerado da sua 
atividade e faça o download para conferir se está conforme o arquivo entregue. Sobre plágio 
e outras regras:
Trabalhos copiados da internet ou de outros alunos serão zerados.
Trabalhos copiados dos anos anteriores também serão zerados, mesmo que você tenha 
sido o autor.
A equipe de mediação está à sua disposição para o atendimento das dúvidas por meio do 
“Fale com o Mediador” em seu Studeo. Aproveite essa ferramenta! 
 
CONTEXTUALIZAÇÃO
1) As máquinas de fluídos, como estamos estudando neste módulo foram fundamentais 
para   a  nossa  evolução,   seja  auxiliando  no   transporte  de   fluídos  ou  então  utilizando  a 
energia do fluído para transformá-la em outra forma de energia, como é o caso na energia 
elétrica.
O Brasil   é  um País  que  possui  sua  matriz  energética  amplamente   renovável,   sendo a 
energia hidráulica a principal fonte de energia que abastece o país, este tipo de energia é 
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gerada através do aproveitamento da energia que um fluído possuí.  No caso de usinas 
hidroelétricas, uma abundância de água, que escoa por um rio, possuí uma elevada energia 
potencial,  e ao sofrer uma queda, parte dessa essa energia potencial se transforma em 
energia cinética ao passar por uma turbina.
Na atividade de hoje você será o engenheiro responsável por analisar a melhor opção de 
empreendimento   para   uma   área   rural   que   possuí   um   rio   com   vazão   disponível   para 
utilização de 12m³/s, este rio possuí uma queda de água com 90m de altura. Buscando a 
instalação de uma pequena usina para geração de energia elétrica, analise os seguintes 
cenários:
a) Utilizando um gerador elétrico de 10 polos, e a velocidade de rotação específica, qual 
seria   a   opção   de   turbina   para   esta   situação?
b) Considerando as eficiências hidráulicas, da turbina e gerador um valor de 0,9 (eficiência 
total), qual seria a potência elétrica produzida? (Considere a densidade da água=997kg/m³ 
e   a   gravidade=9,81m/s²)
2) Uma bomba é um equipamento com a função de transferir energia de uma determinada 
fonte  para  um  líquido,  permitindo  que  ele  possa  se  deslocar  de  um ponto  para  outro, 
inclusive   vencendo   desníveis   geométricos.
E bomba centrífuga são aquelas que desenvolvem a transformação de energia através do 
emprego de forças centrífugas. Elas possuem pás cilíndricas, com geratrizes paralelas ao 
eixo de rotação, sendo essas pás fixadas a um disco e a uma coroa circular, compondo o 
rotor   da   bomba.
Em  relação  à   curva   característica   de   uma  bomba,   podemos  dizer   que  é   a   expressão 
cartesiana de suas características de funcionamento, expressas por vazão, em m3/h na 
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abcissa e na ordenada Altura, em mca (metros de coluna d’água).
A cavitação, como também estudamos durante este módulo, é um fenômeno indesejado 
que   pode   ocorrer   nas  máquinas   de   fluxo.   Para   calcularmos   este   fenômeno,   devemos 
considerar alguns parâmetros, como altura de sucção, perda de carga na sucção, pressão 
atmosférica e pressão de vapor do fluído. Calculando o NPSH(d) é possível analisarmos se 
uma bomba está ou não operando em uma condição de cavitação.
Outra   tarefa   que   você   terá   é   selecionar   uma   bomba   para   suprir   um   sistema   de 
bombeamento nesta propriedade:
No sistema a seguir, você será responsável por realizar a seleção de uma bomba para um 
sistema de bombeamento que deve elevar uma vazão de água de 9m³/h a uma altura de 
20m.  O diâmetro interno da tubulação é de 1+1/2” (38,1mm) e o comprimento total da 
tubulação é de 42m, sendo o comprimento total da tubulação de sucção de 3,7m, com uma 
altura de sucção de 1,8m. Na sucção temos uma válvula pé de crivo (k=7,3) e um cotovelo 
90 ° com raio médio (k=0,7). No recalque temos 2 cotovelos 90° com raio médio (k=0,7). 
Considere que a água está a 25°C e possui viscosidade cinemática igual a 0,8.10-6m²/s.
Para encontrar a perda de carga distribuída, necessitamos encontrar o fator de atrito (f), 
para isso podemos utilizar o diagrama de Moody.
Onde:
DP = perda de pressão ou de carga (m).
f = fator de fricção (dado encontrado em tabelas).
L = comprimento equivalente da tubulação (m).
DL = diâmetro interno da tubulação (m).
v = velocidade média do fluido (m/s).
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g = aceleração da gravidade (9,81m/s).
Para encontrar a rugosidade relativa (𝞮/d) considere a rugosidade absoluta da tubulação  
sendo 0,0762mm
Para encontrar a perda de carga localizada utilize os valores de para Válvula pé de crivo 
k=7,3 e para cada cotovelo (90°) um k=0,7
a) Qual deve ser a altura manométrica da bomba a ser selecionada? Considere as perdas 
de carga do escoamento.
b) Se o NPSH requerido é de 4m, esta bomba estará operando em uma condição de 
cavitação? Utilize um fator de segurança de 10%, em relação ao NPSH requerido. 
(Considere a pressão atmosférica do local = 101,3kPa e a densidade da água=997kg/m³)
Para encontrara pressão de vaporização, podemos utilizar a seguinte tabela:
c) Pensando no aproveitamento energético do sistema, se um motor elétrico transmite 1kW 
de potência a esse sistema, qual é eficiência do sistema para a condição de operação 
descrita?
3) O laboratório Virtual da algetec nos permite vivenciar experimentos através da simulação. 
Nesta etapa devemos realizar o experimento do laboratório virtual intitulado “Perda de carga 
distribuída”. Neste experimento analisaremos a perda de carga distribuída em diferentes 
tubulações. Primeiramente abra o laboratório virtual leia todo o sumário teórico.  Em 
seguida, leia o “roteiro” e realize o experimento direcionando toda a água para a tubulação 
de 32mm, conforme indicado, anotando os valores de vazão (rotâmetro) e pressão 
(manômetro em U). Depois, reinicie o experimento, conectando, agora, o manômetro à 
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tubulação de 25mm de diâmetro, registre novamente os valores de pressão e vazão 
conforme se altera a vazão. Agora, responda às seguintes perguntas:
a) Considerando os dois experimentos realizados, quais são as maiores perdas de carga 
para cada uma das tubulações?
b) Com base nos seus conhecimentos adquiridos na disciplina, quais são os fatores que 
contribuíram para que houvesse diferença na perda de carga distribuída entre as 
tubulações?
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