Livro: Máquinas de Fluxo

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PROFESSOR 
Esp. Pedro Henrique Melo Bottlender
Máquinas de 
Fluxo
https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/8996
FICHA CATALOGRÁFICA
C397 CENTRO UNIVERSITÁRIO DE MARINGÁ. 
Núcleo de Educação a Distância. BOTTLENDER, Pedro Henrique 
Melo.
Máquinas de Fluxo. 
Pedro Henrique Melo Bottlender.
Maringá - PR.: Unicesumar, 2021. 
228 p.
“Graduação - EaD”. 
1. Máquinas 2. Hidrelétrica 3. Fluxo. EaD. I. Título. 
CDD - 22 ed. 620.1 
CIP - NBR 12899 - AACR/2
ISBN 978-65-5615-458-9
Impresso por: 
Bibliotecário: João Vivaldo de Souza CRB- 9-1679
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André Azevedo Realidade Aumentada Maicon Douglas Curriel, Matheus Alexander de Oliveira Guandalini, César 
Henrique Seidel Fotos Shutterstock. 
Tudo isso para honrarmos a 
nossa missão, que é promover 
a educação de qualidade nas 
diferentes áreas do conhecimento, 
formando profissionais 
cidadãos que contribuam para o 
desenvolvimento de uma sociedade 
justa e solidária.
Reitor 
Wilson de Matos Silva
A UniCesumar celebra os seus 30 anos de 
história avançando a cada dia. Agora, enquanto 
Universidade, ampliamos a nossa autonomia 
e trabalhamos diariamente para que nossa 
educação à distância continue como uma das 
melhores do Brasil. Atuamos sobre quatro 
pilares que consolidam a visão abrangente do 
que é o conhecimento para nós: o intelectual, o 
profissional, o emocional e o espiritual.
A nossa missão é a de “Promover a educação de 
qualidade nas diferentes áreas do conhecimento, 
formando profissionais cidadãos que contribuam 
para o desenvolvimento de uma sociedade 
justa e solidária”. Neste sentido, a UniCesumar 
tem um gênio importante para o cumprimento 
integral desta missão: o coletivo. São os nossos 
professores e equipe que produzem a cada dia 
uma inovação, uma transformação na forma 
de pensar e de aprender. É assim que fazemos 
juntos um novo conhecimento diariamente.
São mais de 800 títulos de livros didáticos 
como este produzidos anualmente, com a 
distribuição de mais de 2 milhões de exemplares 
gratuitamente para nossos acadêmicos. Estamos 
presentes em mais de 700 polos EAD e cinco 
campi: Maringá, Curitiba, Londrina, Ponta Grossa 
e Corumbá), o que nos posiciona entre os 10 
maiores grupos educacionais do país.
Aprendemos e escrevemos juntos esta belíssima 
história da jornada do conhecimento. Mário 
Quintana diz que “Livros não mudam o mundo, 
quem muda o mundo são as pessoas. Os 
livros só mudam as pessoas”. Seja bem-vindo à 
oportunidade de fazer a sua mudança! 
Aqui você pode 
conhecer um 
pouco mais sobre 
mim, além das 
informações do 
meu currículo.
Durante toda a minha infância estive ligado ao mundo do 
motociclismo e do automobilismo. Meu pai sempre foi 
apaixonado por motos de altas cilindradas, competições 
esportivas, entre outros hobbies que fazem a adrenalina 
ir às alturas. Por conta disso, cresci ouvindo o ronco dos 
motores, analisando o quão lindo eram estas máquinas. 
Quando ainda era criança pequena, não entendia exata-
mente como funcionava as motos e carros, mas sempre 
ficava observando e admirando os motores e todas as 
partes mecânicas daquelas lindas máquinas.
À medida que o tempo passava, através de questio-
namentos diários sobre o funcionamento das motos e 
carros, fui aprendendo a parte mecânica, ou seja, o mo-
tor, a transmissão, o sistema de câmbios, além da parte 
ciclística como o conjunto de suspensões, freios e rodas.
A mecânica virou uma paixão. Isso influenciou bas-
tante na hora da escolha da minha profissão. Após al-
guns anos de estudo, me tornei Engenheiro Mecânico, 
formado pela Universidade Federal de Santa Maria. Sou 
pós-graduado em Engenharia de Segurança do Traba-
lho e atualmente estou finalizando o mestrado em En-
genharia Mecânica também pela Universidade Federal 
de Santa Maria, trabalhando na área de fenômenos de 
transporte e energia.
Juntamente com os trabalhos acadêmicos e de pes-
quisa, atualmente atuo no ramo industrial, no setor de 
projetos de engenharia, focado em desenvolvimento de 
máquinas e equipamentos agrícolas. Além da vida profis-
sional, vivo sempre com o objetivo de ajudar ao próximo, 
trabalhando com humildade, respeito e buscando ser 
uma pessoa melhor a cada dia. Você pode conhecer um 
pouco mais sobre mim, além das informações do meu 
currículo acessando o link ao lado.
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Quando identificar o ícone de QR-CODE, utilize o aplicativo Unicesumar 
Experience para ter acesso aos conteúdos on-line. O download do aplicativo 
está disponível nas plataformas: Google Play App Store
Ao longo do livro, você será convidado(a) a refletir, questionar e transformar. Aproveite 
este momento.
PENSANDO JUNTOS
EU INDICO
Enquanto estuda, você pode acessar conteúdos online que ampliaram a discussão sobre 
os assuntos de maneira interativa usando a tecnologia a seu favor.
Sempre que encontrar esse ícone, esteja conectado à internet e inicie o aplicativo 
Unicesumar Experience. Aproxime seu dispositivo móvel da página indicada e veja os 
recursos em Realidade Aumentada. Explore as ferramentas do App para saber das 
possibilidades de interação de cada objeto.
REALIDADE AUMENTADA
Uma dose extra de conhecimento é sempre bem-vinda. Posicionando seu leitor de QRCode 
sobre o código, você terá acesso aos vídeos que complementam o assunto discutido
PÍLULA DE APRENDIZAGEM
Professores especialistas e convidados, ampliando as discussões sobre os temas.
RODA DE CONVERSA
EXPLORANDO IDEIAS
Com este elemento, você terá a oportunidade de explorar termos e palavras-chave do 
assunto discutido, de forma mais objetiva.
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MÁQUINAS DE FLUXO
Você certamente já ouviu falar em uma Usina Hidrelétrica, não é mesmo? Imagine ago-
ra, algumas atividades que você realiza no seu dia dia e os equipamentos necessários 
para que isso ocorra, por exemplo, o noticiário ou programa que você assiste durante 
seu dia, o chuveiro no qual você toma banho, os componentes eletrônicos e as diversas 
ferramentas de trabalho que são utilizados, a luz usada por você para realização de 
diversas tarefas. Todas essas atividades são de extrema importância para a população. 
E você sabe como toda essa energia chega até sua casa? Você imagina quais são os 
componentes mecânicos fundamentais para que ocorra este fenômeno? Nesta disci-
plina veremos como isso ocorre.
Você já pensou comoCode.
Podemos classificar as bombas centrífugas radiais considerando cinco critérios, sendo estes, o tipo 
de rotor, o número de canais de aspiração, a quantidade de rotores, o tipo de carcaça e de acordo com 
a posição do eixo. A definição do tipo de rotor é determinada de acordo com a aplicação da bomba, 
portanto, cada tipo de máquina para determinada utilização com determinado tipo de fluido possui 
um rotor específico. O rotor radial de fluxo simples fechado é utilizado para transportar um líquido 
com poucos sólidos em suspensão. Já para a utilização do rotor radial de fluxo duplo, não pode haver 
sólidos em suspensão no líquido movimentado. 
O rotor radial fechado com duas ou três pás é bastante utilizado quando é necessária transportar 
fluidos que contenham sólidos em suspensão. Quando precisamos movimentar lodos de esgotos com 
baixo teor de gases, devemos utilizar bombas com o rotor radial aberto de três pás, porém, quando o 
lodo possui alto teor de gases, utilizamos o rotor radial fechado recuado. Para realizar o transporte de 
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UNICESUMAR
líquidos, como o caldo da cana de açúcar, que contém bagaço, utilizamos o rotor radial fechado de pá 
única (ELETROBRÁS et al., 2009). A aspiração ou sucção é o fenômeno que suga o fluxo de fluido 
para dentro da bomba. Ela pode ser feita de duas diferentes formas, por sucção simples e dupla. As 
bombas de sucção simples possuem apenas uma entrada no rotor, que é por onde o fluido entra na 
máquina. Já as bombas de sucção dupla possuem duas entradas de aspiração paralelas ao eixo do rotor. 
Este tipo de bomba hidráulica centrífuga é utilizado quando necessitamos de uma alta vazão e, neste 
caso, a carcaça deve ser bipartida (ELETROBRÁS et al., 2009).
Dependendo da quantidade de rotores utilizados em uma bomba centrífuga, ela pode ser classificada 
como de simples estágio ou de múltiplo estágio. As bombas de simples estágio possuem apenas um 
rotor, já as bombas de múltiplo estágio possuem dois ou mais rotores, os quais são fixados no mesmo 
eixo e na mesma carcaça, porém em compartimentos diferentes. 
Caro aluno (a), você imagina quais as aplicações de bomba centrífuga de múltiplos estágio? Elas 
são aplicadas em instalações hidráulicas de alta pressão e grande altura de bombeamento, comona 
alimentação de caldeiras, pressurização de poços de petróleo, em bombeamento de poços artesianos 
profundos, entre outras (ELETROBRÁS et al., 2009).
Quando se deseja aumentar de forma significante a altura de bombeamento, alguns projetistas ou 
profissionais da área utilizam duas ou mais bombas centrífugas radiais em série, funcionando juntas 
ao mesmo tempo. Um detalhe importante das bombas de simples estágio é que elas possuem menor 
custo e manutenção mais acessível quando comparada às bombas de múltiplos estágios. Porém, quando 
instaladas em série, as bombas de simples estágio necessitam de mais energia elétrica quando com-
paradas com uma só bomba de múltiplo estágio, ou seja, haverá mais gasto em energia elétrica para 
determinada aplicação. Então, você ganha em questões de preço de equipamento e manutenção, mas 
perde em questões de consumo. A Figura 8 representa a ligação em série de duas bombas de simples 
estágio (ELETROBRÁS et al., 2009).
Figura 8 - Associação de bombas em série / Fonte: Eletrobrás (2009, p. 39).
Descrição da Imagem: a imagem apresenta a associação de duas bombas em série. Isso pode ser feito quando é 
preciso aumentar a capacidade de bombeamento do sistema
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UNIDADE 2
Caro(a) aluno(a), para complementar o nosso aprendizado sobre as 
bombas centrífugas, convido você para discutirmos sobre as prin-
cipais partes das bombas centrífugas, seus princípios de funciona-
mento e suas aplicações. Para acessar, basta ler o QR Code com o 
seu celular.
As bombas centrífugas também podem ser classificadas de acordo com o tipo de carcaça. A bomba 
com carcaça bipartida, aberta pela parte frontal, no sentido vertical, sendo aberta neste sentido para 
manutenção. Já na utilização de bombas de grande vazão e com rotor radial de fluxo duplo, é comum 
utilizar a bomba com carcaça bipartida, aberta pela parte superior, no sentido horizontal, permitindo 
fácil manutenção de seus componentes. Temos, também, as bombas que possuem carcaça multicelu-
lar, as quais possuem repartições separadas unidas por tirantes externos (ELETROBRÁS et al., 2009).
A última classificação das bombas centrífugas é feita a respeito da posição do eixo. Pode ser clas-
sificada de quatro diferentes formas. A primeira é a bomba com eixo horizontal do rotor em balanço, 
pois o eixo apoia-se em mancais, porém sua ponta fica em balanço. Temos, também, a bomba com 
eixo horizontal com rotor entre mancais cujas extremidades do eixo são apoiadas por mancais e rotor 
fixado no centro. Outra bomba é a que possui eixo horizontal do rotor em balanço acoplado ao motor 
elétrico de acionamento. Por último, quando se tem pequenos espaços de instalação e não é possível 
instalar uma bomba com eixo horizontal, utilizamos as bombas com eixo vertical com o rotor em 
balanço (ELETROBRÁS et al., 2009).
Na próxima unidade, na qual aprenderemos sobre sistemas de bombeamentos, veremos outros 
conteúdos que envolvem, também, as bombas hidráulicas, como a perda de carga, altura de sistemas. 
O ramo da engenharia mecânica é extremamente amplo, e as bombas centrífugas podem fazer parte 
do dia a dia dos engenheiros. Isso se explica pelo fato de existir uma variedade de aplicações deste tipo 
de equipamento mecânico. Nas industrias, as bombas mais utilizadas são as de deslocamento positivo, 
porém o engenheiro que trabalha no ramo industrial pode se deparar com as bombas centrífugas, 
então, o conhecimento desse equipamento é muito importante.
O profissional do ramo da engenharia que trabalha na área de projetos também precisa entender 
sobre as bombas centrífugas. Para projetar um sistema de bombeamento, é necessário que haja emba-
samento teórico, anteriormente, ou seja, é preciso entender sobre os componentes da bomba e qual a 
função de cada um desses elementos. Definir os parâmetros de cada tipo de equipamento, a função da 
bomba, onde ela será aplicada, quais são as alturas de elevação, entre outras informações são critérios 
que partem dos princípios e conceitos das bombas centrífugas.
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UNICESUMAR
Portanto, a teoria sempre complementa a prática, e vice-versa, ou seja, são duas áreas que se comple-
mentam e não podem se separar durante a vida profissional de um engenheiro. Digamos que você fará 
um projeto no qual precisa utilizar uma bomba centrífuga. Primeiramente, você deve retirar todos os 
dados de onde será instalada a máquina de fluxo. Com as informações, será preciso ter conhecimento 
prévio das bombas para definir qual equipamento usar e qual os componentes e acessórios necessários 
para dimensionar o projeto e realizar a função desejada.
Outra situação em que podemos pensar é se você trabalhasse na área de manutenção de equipa-
mentos. Será necessário conhecer o equipamento por completo, ou seja, princípios de funcionamento, 
componentes necessários, função de cada parte para que se consiga realizar a manutenção e ter má-
quinas resistentes, tecnológicas e eficientes.
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M
A
P
A
 M
EN
TA
L
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UNIDADE 2
Caro(a) aluno (a), chegou o momento de pensar no que aprendeu. Veja o Mapa Mental a seguir 
sobre as bombas centrífugas, mas ele precisa ser preenchido por completo. Assim, convido você 
a completar os balões que estão em branco. Os temas abordados nesse mapa são os principais 
componentes das bombas centrífugas, a classificação de acordo com a saída do líquido no rotor, 
a classificação das bombas centrífugas radiais e aplicações da bomba. Desta forma, pelo que já 
aprendeu, complete o Mapa Mental.
BOMBA E CENTRÍFUGAS
PRINCIPAIS
COMPONENTES
ROTOR
CLASSIFICAÇÃO DE
ACORDO COM A SAÍDA
DO LÍQUIDO DO ROTOR
FLUXO MISTA
OS 5 CRITÉRIOS DA
CLASSIFICAÇÃO
DAS BOMBAS RADIAIS
TIPO DE ROTOR
TIPO DE CARCAÇA
APLICAÇÃO
Descrição da Imagem:a imagem apresentao Mapa Mental sobre as bombas centrífugas. Alguns balões ainda 
precisam ser preenchidos.
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A
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 C
O
M
 V
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C
Ê
1. A respeito da classificação das bombas hidráulicas, tendo como base a energia forne-
cida ao fluido, leia as afirmativas a seguir:
I) As bombas hidráulicas podem ser classificadas em bombas centrífugas e bombas 
de deslocamento positivo.
II) As bombas centrífugas podem ser classificadas em dois grupos, alternativas e ro-
tativas.
III) As bombas volumétricas podem ser classificadas em três grupos, de fluxo misto, 
axial e radial. 
IV) Quando tratamos de bombas volumétricas alternativas, podemos dividi-las em bom-
bas volumétricas de pistão, de êmbolo e de diafragma.
 É correto o que se afirma em:
a) I e II, apenas.
b) I, apenas.
c) I, III e IV, apenas.
d) I e IV, apenas.
e) Todas as alternativas estão corretas.
2. As bombas centrífugas podem ser classificadas em radiais, de fluxo mista e de fluxo 
axial. A respeito deste tipo de classificação, marque a resposta correta.
a) Nas bombas de fluxo radiais, o líquido entra, perpendicularmente, ao eixo do rotor e 
sai a uma direção, também, perpendicular ao mesmo. Quando a água entra em con-
tato com as pás, elas direcionam o fluxo em uma direção normal ao eixo, expulsando 
a água a determinada vazão e pressão dentro da tubulação. 
b) Nas bombas de fluxo misto, o fluido entra, perpendicularmente, ao eixo do rotor e sai 
da bomba em uma direção paralela ao eixo.
c) Nas bombas de fluxo misto, o fluido entra, paralelamente, ao eixo do rotor e sai da 
bomba em uma direção diagonal ao eixo. 
d) Nas bombas de fluxo axial, o fluido entre em uma trajetória perpendicular ao eixo do 
rotor, porém, neste caso, o fluxo é guiado e sai em uma trajetória também perpendi-
cular ao eixo.
e) Nenhuma das alternativas está correta.
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Ê
3. As bombas centrífugas possuem diversos componentes, entre eles, a carcaça, o eixo, o 
rotor, os sistemas de vedação, os mancais, os suportes dos mancais, os acoplamentos 
e os anéis de desgastes. Leia as afirmativas a seguir a respeito desse assunto.
I) Em uma bomba centrífuga, o rotor possui a função de expulsar o fluido que entra 
na bomba para as partes externas da mesma. Pode-se citar dois tipos de rotores 
normalmente utilizados neste tipo de bomba, os rotores abertos e os fechados.
II) A carcaça é composta pelo flange de sucção, flange de descarga e pela voluta.
III) O diâmetro da voluta aumenta à medida que se aproxima do bocal de descarga, onde 
o fluido terá um aumento de velocidade e diminuição de sua pressão. 
IV) O eixo de uma bomba centrífuga realiza a ligação do rotor com o motor elétrico 
responsável pelo acionamento da bomba.
É correto o que se afirma em:
a) I, apenas.
b) III, apenas.
c) I, II e III, apenas.
d) I, II e IV, apenas.
e) Todas as alternativas estão corretas.
4. Explique sobre a passagem do líquido no rotor e como a força centrífuga é gerada 
uma bomba centrífuga.
5. Sobre os tipos de rotores utilizados em bombas centrífugas, marque a alternativa 
correta.
a) O rotor radial de fluxo simples fechado é utilizado para transportar um líquido com 
poucos sólidos em suspensão.
b) O rotor radial de fluxo duplo é utilizado para movimentar líquidos com sólidos em 
suspensão.
c) Quando precisamos movimentar lodos de esgotos com baixo teor de gases, devemos 
utilizar bombas com o rotor radial fechado recuado, porém, quando o lodo possui alto 
teor de gases, utilizamos o rotor radial aberto de três pás. 
d) Para realizar o transporte de líquidos, como o caldo da cana de açúcar, que contém 
bagaço, utilizamos o rotor de fluxo simples fechado.
e) Nenhuma das alternativas anteriores está correta.
6. Discorra sobre a utilização de bombas centrífugas radiais em série. Faça comparações 
com o caso de utilização de uma só bomba de múltiplo estágio. 
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M
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 E
SP
A
Ç
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Nesta unidade, você terá a oportunidade de aprender sobre os 
sistemas de bombeamento, relacionando-os com as aplicações 
práticas e os planejamentos de projetos nesta área. Aqui, você 
conhecerá as partes e aprenderá a determinar os parâmetros 
que influenciam no dimensionamento de sistemas de bombea-
mento. 
Sistemas de 
Bombeamento
Esp. Pedro Henrique Melo Bottlender
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UNICESUMAR
No estudo anterior, você aprendeu sobre os principais conceitos e as classificações das bombas cen-
trífugas, seus principais componentes, o funcionamento deste tipo de máquina de fluxo geradora 
e várias aplicações das bombas. Todas as aplicações relatadas na unidade anterior são sistemas de 
bombeamento, conjunto de todas as partes, ou seja, todos os equipamentos utilizados para que uma 
bomba consiga realizar determinada aplicação.
Caro(a) aluno(a), você sabe quais os equipamentos que compõem os sistemas de bombeamento? 
Quais são as partes necessárias para que uma bomba consiga bombear determinado líquido de um 
reservatório até um lugar específico, com diferença de altura? 
Em um sistema de bombeamento, há a transformações de energia, como a conversão de energia 
mecânica em energia hidráulica. Porém igualmente em todos os processos de transformações de 
energia, ocorrem perdas, isto é, nem toda energia mecânica proporcionada por determinada fonte é 
transformada em energia de fluido.
Você imagina quais os fatores que ocasionam estas perdas? O que influencia este tipo de perda de 
energia e a eficiência do sistema? Como são calculadas estas perdas?
Outro tema muito importante que precisamos aprender a respeito desta unidade são as alturas dos 
sistemas de bombeamento. Neste momento, pensaremos, de uma forma simplificada, que o fluido em 
movimento dentro das tubulações nas instalações hidráulicas deve vencer várias alturas e pode estar 
se movimentando em mais de uma direção dentro do sistema. Sabendo que existem diversos aspectos 
importantes que influenciam neste tipo de aplicação, você imagina quais são as alturas que compõem 
um sistema de bombeamento? Como elas são definidas? De que forma elas são calculadas para que 
seja selecionada a bomba mais eficiente para determinada aplicação?
Para qualquer projeto hidráulico que envolva bombas hidráulicas, necessita-se considerar o tipo 
de fluido que será transportado. Todos os dados antes relatados, como distância entre a bomba e o 
destino do fluido, a altura das subidas que serão enfrentadas, a altura de sucção da bomba, a vazão 
do fluido, a capacidade dos reservatórios e os acessórios hidráulicos utilizados no projeto, devem ser 
bem definidos para que possamos calcular a perda de carga e definir a bomba que melhor atenda às 
exigências e que tenha o máximo de rendimento energético possível.
Nosso foco, nesta unidade, são os sistemas de bombeamento d’água. Estes sistemas de transporte de 
líquido, como todos os outros, necessitam de uma entrada de energia elétrica que acionará um motor 
elétrico, sendo este, na maioria das vezes, os de alto rendimento ou, ainda, trifásico. Resumindo, em 
sistemas de bombeamento no meio industrial, a bomba hidráulica será acionada pelo motor elétrico, 
por meio de um acoplamento. A bomba buscará água em um depósito ou reservatório de água que 
estará ligando a tubulação de sucção com a bomba.
Por meio das válvulas, dos registros, entre outros equipamentos, o fluido será distribuído para as 
tubulações de elevação, onde será direcionado o fluido para determinados locais de utilização para 
uso final. Devemos ter em mente que a escolha da bomba para uma instalação elevatória, ou seja, 
para um sistema de bombeamento, não é somente realizada pela potência. Portanto, não é possível 
saber se determinada bomba é útil somente com dados de potência, ou seja, para que possamos de-
terminar a máquina certa para alguma aplicação estipulada, precisamos das características do projeto 
57
UNIDADE 3
para responder qual a bomba adequada para um uso definido. Estas características serão abordadas, 
detalhadamente, no decorrer desta unidade.
Podemos encontrar inúmeras bombasdiferentes com a mesma potência. Como vimos anterior-
mente, na Unidade 2, temos inúmeros tipos de bombas, com diversas classificações para variadas apli-
cações. Logo, para escolher o tipo de bomba para um sistema de bombeamento, precisamos identificar 
o fabricante, as características do projeto e as curvas características da bomba. Este último tema você 
verá no decorrer da disciplina de Máquinas de Fluxo.
O conjunto de todas as partes de um projeto de transporte de fluido faz parte de um sistema de 
bombeamento. Então, todas as aplicações e os projetos de bombas hidráulicas que envolvem diferença 
de alturas, pressões e diferentes reservatórios são denominadas por sistemas de bombeamento ou ins-
talações elevatórias. Sabendo isso, estes sistemas são utilizados, com as bombas hidráulicas, no setor 
agrícola para irrigação, nas construções civis para transporte de água entre reservatórios, nos sistemas 
de refrigeração de ar, em sistemas públicos de abastecimento de água potável, na potabilização, isto é, 
em sistemas de tratamentos de água, na fase de tratamentos de esgotos sanitários, no afastamento de 
águas pluviais e em sistemas de combate a incêndios.
Caro(a) aluno (a), agora, proponho alguns desafios a você. Então, tente tomar as decisões corretas em 
relação a estas situações envolvendo sistemas de bombeamento. Os problemas em bombas hidráulicas 
geram a necessidade de manutenção das bombas e, muitas vezes, do sistema de bombeamento, pois 
isso ocorre, devido a problemas de determinado projeto hidráulico mal executado e com equipamentos 
mal selecionados e não utilizáveis para certa aplicação.
Portanto, primeiramente, desafio você a pensar quais são as partes e os equipamentos que compõem 
um sistema de bombeamento? 
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UNICESUMAR
Imagine, agora, que você é engenheiro e foi contratado para prestar serviço em uma obra que envolverá 
um sistema de bombeamento. Como já sabemos, este tipo de sistema envolve bombas hidráulicas e 
outros diversos equipamentos para que a água consiga chegar de um lugar até outro. Essa obra será 
realizada em um sítio que possui um lago com um grande volume de água. O dono do sítio possui 
grande criação de bovinos e precisa irrigar a pastagem para a nutrição de seus animais.
Então, ele necessita utilizar um sistema de bombeamento para retirar a água do lago e a elevar até 
um reservatório. Depois de transportar a água até esse reservatório a determinada altura, será preciso 
distribuí-la para os locais das plantações de pastos, por meio de tubulações.
Para iniciar o projeto, você, engenheiro responsável pela obra, precisa determinar a altura total do 
sistema de bombeamento que irrigará o solo dos locais específicos do sítio. As perdas que ocorrem 
durante o trajeto do fluido até o reservatório superior influenciam, diretamente, na altura total do 
sistema. Sabendo disso, você precisa de várias informações para determinar a altura total do sistema de 
bombeamento e definir as especificações de projeto. Quais são essas informações? O que você precisa 
determinar para identificar essas informações de projeto?
Após estudar esta unidade, você conseguirá definir as informações para que seja feito o projeto do 
sistema de bombeamento do sítio. 
A energia utilizada na rede hidráulica dependerá de todos os componentes do sistema, ou seja, 
bombas, tubulações, acessórios. Mas, também, o perfeito dimensionamento e a correta execução 
do projeto são elementos fundamentais para a diminuição dos custos de manutenção e o consumo 
adequado de energia.
Caro(a) aluno(a), você pensou nas partes e nos equipamentos que, possivelmente, compõem os 
sistemas de bombeamento? Uma dica que lhe dou é que um sistema de bombeamento deve ter uma 
parte chamada linha de sucção, o qual sugará a água para dentro da tubulação, e outra parte chamada 
linha de recalque, a qual liberará a água com determinada energia e pressão para o lugar onde se de-
seja atingir. Então, peço para você registrar os equipamentos ou as partes que estão presentes em um 
sistema de bombeamento qualquer.
Vamos pensar, agora, no caso do dimensionamento do sistema de bombeamento do sítio. Você 
como engenheiro deve tomar todos estes cuidados em relação ao projeto. Caro(a) aluno(a), você deve 
definir um método para encontrar todas as informações corretas e realizar o projeto da rede hidráulica 
para irrigação das pastagens do sítio de maneira técnica e adequada, com o objetivo de que o sistema 
possua o maior rendimento e a melhor eficiência possível.
Desta forma, quais foram as informações que você acredita serem importantes para determinar a 
altura total do sistema de bombeamento? Você já pensou nas especificações de projeto? Peço, agora, 
que você registre estas informações que você julga necessárias para determinar a altura total do sistema 
e as especificações importantes para o projeto.
 
59
UNIDADE 3
No decorrer desta unidade, você aprenderá como realizar a definição e os cálculos das alturas do 
sistema de bombeamento. Então, primeiramente, necessitamos ter o diagnóstico do projeto, ou seja, 
devemos buscar as informações a partir de coletas de dados em campo. Esta parte inicial é fundamental 
e influencia, diretamente, nas próximas etapas do projeto.
Tendo isso em mente, precisamos realizar as medições das grandezas hidráulicas do escoamento do 
sistema de bombeamento. Isso é necessário para as próximas etapas de acompanhamento e identificação 
de possíveis erros de operação após a execução. Retirados os dados e as informações da rede hidráulica, é 
interessante e aconselhável realizar simulações de escoamento do fluido no sistema por meio de softwares 
computacionais. A simulação computacional não é uma atividade trivial, porém nos fornece uma prévia 
de como funcionará o sistema e quais as possíveis dificuldades encontradas na prática.
DIÁRIO DE BORDO
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UNICESUMAR
Caro(a) aluno(a), anteriormente, falamos que um sistema de bombeamento possui diversas partes e 
muitos equipamentos. Mas quais são essas partes? Quais são estes constituintes de uma instalação hi-
dráulica? Agora, vamos analisar esta questão. A Figura 1 ilustra as principais partes e os componentes 
de um sistema de bombeamento.
61
UNIDADE 3
Figura 1 - Principais partes de um sistema de bombeamento / Fonte: Guedes (2018, p. 67).
Descrição da Imagem: a imagem apresenta as principais partes de um sistema de bombeamento, sendo elas: a) 
Tubulações, b) Válvula de gaveta, c) Válvula de retenção, d) Ampliação concêntrica, e) Redução excêntrica, f) Curva 
excêntrica, g) Tubulações, h) Válvula de pé com crivo, i) Motor de acionamento e j) Bomba. Esse sistema de bombea-
mento é, tipicamente, utilizado em aplicações prediais da construção civil.
Então, na casa de bombas, temos o motor de acionamento (I) e a bomba (J). O poço é composto por um 
reservatório inferior. Já a linha de sucção é composta pela válvula de pé com crivo (H), redução excêntrica 
(E), curva 90º (F) e tubulação (G). A linha de recalque é onde está presente a válvula de retenção (C), a 
válvula de gaveta (B), tubulações (A) e as ampliações concêntricas (D). A tubulação (A) é ligada até o 
reservatório superior. Já na Figura 2, é apresentado um sistema de bombeamento industrial.
62
UNICESUMAR
Figura 2 - Sistema de bombeamento Industrial
Descrição da Imagem: a imagem apresenta um sistema de bombeamento industrial completo em que conseguimos 
identificar diversas partes de um sistema de bombeamento, destacando as tubulações, bomba e válvulas.
Voltando para o nosso exemplo do caso do projeto do sistema de bombeamento do sítio, 
onde precisávamos utilizar um sistema de bombeamento para retirar a água do lago e a 
elevar até um reservatório e, depois, distribuí-la para os locais das plantações de pastos, por 
meio de tubulações, veremos um pouco mais sobre o que deveríamos obter de informações.
Pense comigo: o principal elemento de um sistema de bombeamento é a bomba, correto? 
Porém, se a escolha da bomba for realizada de maneira equivocada, e asalturas do sistema 
forem determinadas, incorretamente, ocorrerão aumento da perda de carga, aumento da 
potência necessária para realizar o transporte do fluido, desgaste prematuro da bomba, perda 
de energia desnecessária, ou seja, no final, o sistema de bombeamento terá um custo mais 
elevado em comparação com uma rede hidráulica dimensionada corretamente.
63
UNIDADE 3
Caro(a) aluno (a), você precisa definir qual a vazão de água adequada com base na área de irrigação, 
determinar os diâmetros das tubulações, calcular o comprimento da tubulação utilizada no sistema, 
selecionar os registros, conexões e válvulas da rede, além de estabelecer a velocidade da água nas tu-
bulações. Todas estas informações são necessárias e indispensáveis para que seja encontrado a perda 
de carga e que seja realizado o projeto do sistema de bombeamento.
Quanto maior a velocidade e as curvas do sistema, maior serão as perdas de energia do sistema até 
a chegada no lugar desejado. Uma bomba que foi projetada, corretamente, conseguirá transportar a 
água a determinada vazão e velocidade, além de vencer todas as alturas do sistema e superar todas 
as perdas ocasionadas pelo movimento do fluido dentro da tubulação. Existem vários fatores que 
influenciam na escolha da tubulação. Entre eles, podemos citar os diâmetros, a pressão de trabalho, 
os custos de instalação e manutenção, o tipo de fluido transportado, as cargas externas atuantes e o 
custo deste componente. 
Precisamos entender o que é e como se determina a perda de carga em sistemas hidráulicos. Ela 
nada mais é que a perda de pressão que ocorre quando o fluido está em movimento dentro de uma 
tubulação de um sistema de bombeamento. O escoamento real de água nestes sistemas é sempre 
turbulento, então, quando a água está em movimento turbulento no interior dos tubos, são gerados 
turbulências e atrito deste fluido com as paredes internas da tubulação, enfim, gerando as perdas de 
pressões (ELETROBRÁS et al., 2009).
Precisamos lembrar do que é a turbulência em um escoamento. Este é o que se apresenta em sistemas 
de bombeamento. Este tipo de escoamento é caracterizado pela movimentação desordenada das 
partículas, ocasionando transferências de quantidades de movimentos entre elas, gerando flutuações 
de velocidades. Já o escoamento laminar é ordenado, e o fluido escoa na forma de lâminas (GOMES; 
CARVALHO, 2012). Podemos perceber os dois tipos de escoamento na Figura 3.
Laminar Turbulento
Figura 3 - Escoamento laminar e turbulento / Fonte: Gomes e Carvalho (2012, p. 14).
Descrição da Imagem: a imagem apresenta os tipos de escoamento: o laminar e o turbulento. O primeiro escoa em 
formato de lâminas, já o segundo apresenta turbilhões, o que caracteriza esse tipo de escoamento.
64
UNICESUMAR
Segundo CTGÁS-ER (2011), quando o fluido está em movimento com determinada quantidade de 
energia, ele perde uma parcela desta energia na forma de calor por conta da geração do atrito interno 
do fluido com as paredes da tubulação. Os obstáculos que existem no sistema de bombeamento geram 
perturbações e, consequentemente, perdas de carga.
Portanto, podemos concluir que as perdas de carga podem ocorrer de duas formas. A primeira delas 
são as chamadas perdas localizadas, onde relacionamos os obstáculos da linha de tubulação do nosso 
sistema. Definimos as curvas, as reduções, as válvulas, as entradas e as saídas como sendo os principais 
obstáculos da rede hidráulica. A segunda forma é a ocasionada pelas propriedades e características 
das paredes internas do tubo, ou seja, quanto maior a rugosidade interna da tubulação, maior a perda 
de carga do nosso sistema (CTGÁS-ER, 2011).
A Figura 4 elucida a definição de perda de carga, que é representada pela notação ΔP. Nela, pode-
mos observar o escoamento em dois pontos dentro de uma tubulação, ponto 1, em que o fluido possui 
determinada pressão, e ponto 2, em que o fluido já fez determinado percurso dentro da tubulação e, 
consequentemente, resultou perdas de energia geradas pelo atrito com as paredes internas da tubulação 
e por um obstáculo que essa tubulação contém. 
1 2
P1 > P2
Figura 4 - Escoamento no interior de uma tubulação / Fonte: o autor.
Sabemos que, normalmente, um conjunto de tubulação não é reto e possui acessórios e equipamen-
tos, isto é, as alturas das tubulações variam de acordo com as necessidades de elevação. Para escolher 
a bomba que melhor atenda ao projeto do sistema de bombeamento, devemos considerar algumas 
informações. A distância entre a bomba e o reservatório superior, a altura de sucção, as alturas de 
subidas que o fluido enfrentará, o tipo de fluido e sua vazão e a quantidade de acessórios hidráulicos 
utilizados são os dados utilizados nos cálculos das perdas de carga (ELETROBRÁS et al., 2009).
Descrição da Imagem: a imagem apresenta a perda de carga em um escoamento de um fluido, no interior de uma 
tubulação, o que significa perda de energia e pressão do escoamento.
65
UNIDADE 3
O engenheiro responsável por projetos hidráulicos deve ter em mente que é necessário obter o máximo 
de rendimento energético do sistema. Quando tratamos das tubulações, é necessário entender que, 
quanto maior o diâmetro da tubulação, maior será o custo deste material. Se o projeto for dimensio-
nado com tubulação de menor diâmetro, ou seja, se os tubos do sistema têm um diâmetro menor que 
o adequado, o fluido terá velocidade maior durante seu trajeto, e, assim, haverá perdas de carga na 
tubulação. Estes fatores geram um consumo maior de energia, pois a capacidade de bombeamento 
diminuirá (ELETROBRÁS et al., 2009).
Desta maneira, o aumento de velocidade da água no interior da tubulação de uma rede hidráulica 
gera maior perda de carga deste fluido. Quando queremos diminuir a perda de carga, devemos di-
minuir a velocidade do escoamento. Podemos realizar este decréscimo aumentando o diâmetro dos 
tubos, ocasionado, então, a diminuição da velocidade e da perda de carga, mantendo a mesma vazão 
de água da rede hidráulica.
A vazão volumétrica é relacionada com a velocidade do escoamento e a área interna da tubulação 
e pode ser representada pela seguinte igualdade:
Q v A=
→
.
Onde:
Q = vazão volumétrica (m s3 / ) 
v
®
 = vazão volumétrica (m s/ ).
A = área interna do tubo (m
2
).
Não existe apenas uma equação para o cálculo da perda de carga em tubulações de sistemas de bom-
beamento. Podemos utilizar a equação universal da perda de carga de Darcy-Weissbach para calcular 
a queda de pressão ou perda de carga (DP ) de um fluido dentro de um tubo com área cilíndrica.
A equação de Darcy-Weissbach é dada pela seguinte relação:
∆P f L
D
v
gL
= . .
.
2
2
Onde:
DP = perda de pressão ou de carga (m ).
f = fator de fricção (dado encontrado em tabelas).
66
UNICESUMAR
L = comprimento equivalente da tubulação (m ).
DL = diâmetro interno da tubulação (m ).
v = velocidade média do fluido (m s/ ).
g = aceleração da gravidade ( 9 81, /m s ).
O fator de fricção é obtido, por meio de tabelas de valores de coeficiente de atrito para tubos condu-
zindo água. Estas tabelas são construídas a partir da viscosidade e da velocidade do fluido dentro da 
tubulação, do diâmetro e tipo de material do tubo. A tabela a seguir demonstra um exemplo:
Tubos de aço forjado novo (Sd 40)
Diâmetro Velocidade média (m/s)
D(pol) D(mm) 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,5 2 2,5 3
1/4 9,25 0,065 0,058 0,055 0,053 0,052 0,051 0,05 0,05 0,049
3/8 12,52 0,058 0,051 0,049 0,048 0,047 0,045 0,045 0,044 0,044
1/2 15,8 0,053 0,047 0,045 0,044 0,043 0,042 0,041 0,041 0,041
3/4 20,93 0,048 0,043 0,041 0,04 0,039 0,038 0,038 0,037 0,037
1 26,64 0,044 0,039 0,038 0,037 0,036 0,035 0,035 0,034 0,034
1 1/4 35,5 0,04 0,036 0,034 0,034 0,033 0,032 0,032 0,032 0,031
1 1/2 40,89 0,038 0,034 0,033 0,032 0,032 0,031 0,03 0,03 0,03
2 52,51 0,035 0,032 0,03 0,03 0,029 0,029 0,028 0,028 0,028
2 1/2 62,71 0,033 0,03 0,029 0,028 0,028 0,027 0,027 0,027 0,026
3 77,03 0,031 0,028 0,027 0,027 0,026 0,026 0,025 0,025 0,025
4 102,260,029 0,026 0,025 0,025 0,024 0,024 0,024 0,023 0,023
6 154,05 0,026 0,024 0,023 0,022 0,022 0,021 0,021 0,021 0,021
8 202,7 0,024 0,022 0,021 0,021 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02
10 254,5 0,023 0,021 0,02 0,02 0,019 0,019 0,019 0,019 0,019
12 303,2 0,022 0,02 0,019 0,019 0,019 0,018 0,018 0,018 0,018
14 333,4 0,021 0,02 0,019 0,018 0,018 0,018 0,018 0,018 0,017
 
Tabela 1 - Coeficiente de atrito ( f ) para tubos de aço conduzindo água a 25ºC Fonte: adaptada de Eletrobrás (2009, p. 235).
Esta tabela expressa os valores dos coeficientes de atrito ou fricção para os tubos de aço forjado, uti-
lizados para escoamento de água à temperatura ambiente. Percebemos que os valores dependem dos 
diâmetros dos tubos e das velocidades médias do escoamento.
No cálculo da perda de carga, temos que transformar o comprimento do sistema em uma repre-
sentação como se fosse um tubo reto, e esta informação é denominada comprimento equivalente. As 
tubulações podem ser medidas em trechos retos, e essa medição pode ser feita com uma trena, e é 
67
UNIDADE 3
denominada comprimento real da instalação. Como já vimos anteriormente, as curvas, as válvulas, 
os cotovelos e os registros também são medidas por serem de extrema importância para o cálculo da 
perda de carga. O comprimento equivalente é obtido, por meio de tabelas, da mesma forma que o fator 
de fricção. Essas informações são encontradas nas tabelas de comprimento equivalente de válvulas e 
conexões para tubos (ELETROBRÁS et al., 2009).
A Tabela 2 apresenta um exemplo de tabelas de comprimento equivalente de variadas singularidades 
ou acessórios para tubos. Essa Tabela é encontrada em manuais de fabricantes de bombas hidráulicas.
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 9
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13 1/2 0,3 0,4 0,5 0,2 0,2 0,3 0,2 0,2 0,4 0,1 4,9 2,6 0,3 1 1 3,6 0,4 1,1 1,6
19 3/4 0,4 0,6 0,7 0,3 0,3 0,4 0,2 0,3 0,5 0,1 6,7 3,6 0,4 1,4 1,4 0,6 0,5 1,6 2,4
25 1 0,5 0,7 0,8 0,4 0,3 0,5 0,2 0,3 0,7 0,2 8,2 4,6 0,5 1,7 1,7 7,3 0,7 2,1 3,2
32 1 
1/4 0,7 0,9 1,1 0,5 0,4 0,6 0,3 0,4 0,9 0,2 11,3 5,6 0,7 2,3 2,3 10 0,9 2,7 4
38 1 
1/2 0,9 1,1 1,3 0,6 0,5 0,7 0,3 0,5 1 0,3 13,4 6,7 0,9 2,8 2,8 11,6 1 3,2 4,8
50 2 1,1 1,4 1,7 0,8 0,6 0,9 0,4 0,7 1,5 0,4 17,4 8,5 1,1 3,5 3,5 14,0 1,5 4,2 6,4
63 2 
1/2 1,3 1,7 2 0,9 0,8 1 0,5 0,9 1,9 0,4 21,0 10 1,3 4,3 4,3 17,0 1,9 5,2 8,1
75 3 1,6 2,1 2,5 1,2 1 1,3 0,6 1,1 2,2 0,5 26,0 13 1,6 5,2 5,2 20,0 2,2 6,3 9,7
100 4 2,1 2,8 3,4 1 1 1,6 0,7 1,6 3,2 0,7 34,0 17 2,1 6,7 6,7 23,0 3,2 6,4 12,9
125 5 2,7 3,7 4,2 1,9 1,6 2,1 0,9 2 4 0,9 43,0 21 2,7 8,4 8,4 30,0 4 10,4 16,1
150 6 3,4 4,3 4,9 2,4 1,9 2,5 1,1 2,5 5 1,1 51,0 26 3,4 10 10 39,0 5 12,5 19,3
200 8 4,3 5,5 6,4 3 2,4 3,3 1,5 3,5 6 1,4 67,0 34 4,3 13 13 52,0 6 16 25
250 10 5,5 6,7 7,9 3,8 3 4,1 1,8 4,5 7,5 1,7 85,0 43 5,5 16 16 65,0 7,5 20 32
300 12 6,1 7,9 9,5 4,6 0,4 4,8 2,2 5,5 9 2,1 102,0 51 6,1 19 19 78,0 9 24 38
350 14 7,1 9,5 11 5,3 4,4 5,4 2,5 6,2 11 2,4 120,0 60 7,3 22 22 90,0 11 28 45
Tabela 2 - Comprimento equivalente de variadas singularidades para tubos / Fonte: adaptada de Eletrobrás et al. (2009).
A definição da altura total do sistema é essencial para a definição da melhor bomba hidráulica para 
determinado sistema de bombeamento, isto é, a bomba mais eficiente para certo caso. No cálculo da 
altura total dos sistemas de bombeamento, devemos considerar a influência das perdas de carga, assim, 
podemos definir a bomba mais adequada para certa aplicação. 
68
UNICESUMAR
Caro(a) aluno (a), agora, veremos como calcular esta altura total dos sistemas que utilizam bombas. 
Primeiramente, precisamos entender o que são as alturas geométricas dos sistemas. Temos três alturas: 
geométrica de sucção (Hgeos ),geométrica de descarga (Hgeod ) e geométrica do sistema (Hgeo ). 
A altura geométrica de sucção é a diferença de altura entre o nível do reservatório de sucção e a 
linha de centro do rotor da bomba. A altura geométrica de descarga é a diferença entre a altura a partir 
do cento do rotor da bomba e a altura máxima em que a água deve atingir até chegar no reservatório 
superior, sendo que, neste caso, o tubo de descarga pode estar acima ou abaixo do nível do reservatório 
superior. E, por fim, a altura geométrica do sistema é a diferença entre a altura do reservatório de suc-
ção e o de descarga, ou seja, é a soma das alturas de sucção e de descarga (ELETROBRÁS et al., 2009).
A altura geométrica pode ser calculada da seguinte forma:
H H Hgeo geos geod= +
Onde:
Hgeo = altura geométrica do sistema (m ).
Hgeos = altura geométrica de sucção (m ).
Hgeod = altura geométrica de descarga (m ).
Agora, veremos como calcular a altura de sucção (Hs ), a altura de descarga (HD ), e a altura total 
do sistema (H ). A altura de sucção é a soma da altura geométrica de sucção com as perdas de carga 
presentes nas tubulações de sucção. Conforme estiver disposto o reservatório de sucção, podemos ter 
três tipos de alturas de sucção. Altura de sucção para sistemas fechados, afogados e negativos.
A altura de sucção para sistemas fechados é calculada na situação em que o reservatório de sucção 
tem pressão (PRS ) maior que a pressão atmosférica. Essa altura pode ser calculada da seguinte maneira:
H H P Ps geos RS s= + −∆
Onde:
Hs = altura de sucção (m )
PRS = pressão interna no reservatório de sucção (mca )
DPs = perda de pressão na tubulação de sucção (mca )
69
UNIDADE 3
A altura de sucção para sistemas afogados é calculada na situação em que o reservatório de sucção está 
posicionado acima da bomba. Essa altura pode ser calculada pela equação a seguir:
H H Ps geos s= +∆
A altura de sucção para sistemas negativos é calculada na situação em que o reservatório de sucção 
está posicionado abaixo da bomba. Essa altura pode ser calculada da seguinte forma:
H H Ps geos s= − −∆
Já a altura de descarga é a soma da altura geométrica de descarga com as perdas de carga que as tubu-
lações de descarga possuem. Da mesma forma que a altura de sucção, a altura de descarga pode ser 
classificada de três diferentes formas, de acordo com a posição do reservatório de descarga em relação 
a bomba. Altura de descarga para sistemas fechados, ascendentes e descendentes.
A altura de descarga para sistemas fechados é calculada quando o reservatório de descarga é pres-
surizado. Essa altura pode ser calculada pela relação a seguir:
H H P PD geod RD D= + +∆
Onde:
HD = altura de descarga (m )
PRD = pressão interna no reservatório de descarga (mca )
DPD = perda de pressão na tubulação de descarga (mca )
A altura de descarga para sistemas ascendentes é calculada quando a água é elevada a uma altura acima 
da bomba, antes de ser descarregada. Essa altura pode ser calculada pela seguinte relação:
H H PD geod D= +∆
Por fim, a altura de descarga para sistemas descentes é calculada quando a bomba está acima do re-
servatório de descarga. Essa altura pode ser obtida utilizando a seguinte relação:
H H PD geod D= − +∆
70
UNICESUMAR
Caro(a) aluno (a), agora sim, reunindo todas estas informações, podemos calcular a altura total do 
sistema ou altura manométrica total do sistema. O valor dessa altura é obtido pela diferença entre a 
altura de descarga e a altura de sucção do sistema de bombeamento, expressa na equação a seguir:
H H HD S= −
Onde:
H = altura total do sistema (m ).
Nos sistemas de bombeamento mais simplificados, o reservatório de sucção está abaixo do nívelda 
bomba, e o reservatório de descarga está acima da mesma. Neste caso, definimos e calculamos a altura 
total do sistema aberto. Essa altura pode ser encontrada pela relação a seguir:
H H P H Pgeod D geos s= + + +∆ ∆
Estas variáveis já definimos anteriormente. Você deve ter percebido que encontrar a altura total de um 
sistema de bombeamento não é simplesmente realizar uma medição simples de um ponto a outro. É 
necessário atenção e ter entendimento dos conceitos a respeito dos sistemas.
Agora, convido você a ler o QR Code com seu celular para conferir o 
Podcast desta unidade, onde elucidaremos os seus conhecidos ad-
quiridos sobre os sistemas de bombeamento. Esta atividade é extre-
mamente importante para fixarmos o conteúdo. Vamos lá?
71
UNIDADE 3
Caro aluno (a), vamos resumir e retomar na Figura 4, os tópicos dos temas que aprendemos nesta unidade.
Figura 5 - Principais temas estudados na unidade / Fonte: o autor
Descrição da Imagem: a imagem resume o que foi estudado, desde Definição de sistemas de bombeamento, Apli-
cações práticas dos sistemas de bombeamento, Principais partes dos sistemas de bombeamento, Perda de carga 
em sistemas de bombeamento, até o momento sobre os sistemas de bombeamento.
A listagem dos tópicos apresentados resume o que vimos e aprendemos no decorrer desta unidade. 
Os sistemas de bombeamento são conjuntos que utilizam bombas e diversos outros componentes. 
Esses sistemas devem ser projetados da melhor maneira possível, ou seja, de forma a atingir o maior 
rendimento energético, que é transportar o fluido em questão utilizando a menor quantidade de 
energia fornecida. Para isso, precisamos ter um projeto adequado, com a bomba correta para de-
terminada aplicação, juntamente com as demais partes das redes hidráulicas. Nesta unidade, vimos 
como determinar as perdas de carga e a altura total dos sistemas de bombeamento. Estas estão entre 
as especificações essenciais do dimensionamento dos sistemas de bombeamento.
O que são sistemas de bombeamento
Aplicações práticas dos sistemas de bombeamento
Principais partes dos sistemas de bombeamento
Perda de carga em sistemas de bombeamento
Alturas dos sistemas de bombeamento
72
UNICESUMAR
Caro(a) aluno (a), no decorrer da unidade, vimos que os sistemas de bombeamento são extrema-
mente importantes e bastante utilizados em diversos segmentos e em aplicações para realização do 
transporte de diferentes tipos de fluidos, desde água a produtos químicos.
Vimos, também, as diversas aplicações destes sistemas de bombeamento, destacando que as bombas 
centrífugas são bastante utilizadas em sistemas de bombeamento de prédios e casas. Já as bombas de 
deslocamento positivo são mais utilizadas no segmento industrial.
Você, como futuro engenheiro, precisa entender os sistemas de bombeamento, precisa conhecer as 
partes e os componentes que constituem este tipo de sistema. Se você trabalhar em uma indústria, pro-
vavelmente, precisará aplicar seus conhecimentos sobre sistemas de bombeamento tanto para a manu-
tenção quanto para possíveis desenvolvimentos de projetos que objetivam realizar transporte de fluido.
Sem dúvida nenhuma, você enfrentará desafios. Porém, se você seguir os passos certos para a 
solução dos problemas, conseguirá vencer as dificuldades relacionadas a sistemas de bombeamento. 
Primeiramente, é necessário saber qual a necessidade de determinado sistema de bombeamento e qual 
o fluido operante, feito isso, é importante analisar os elementos físicos para selecionar qual bomba 
deverá ser utilizada, ou seja, a bomba fornecerá energia para transportar o fluido, portanto, ela deve 
ser escolhida de maneira correta para que o deslocamento seja realizado de forma completa. De um 
ponto inferior para um ponto superior.
É necessário que o profissional tenha conhecimento e todas as informações necessárias para que 
se tenha eficiência energética em sistemas de transporte de fluido. Caro(a) aluno(a), a realização de 
simulações computacionais dos sistemas de bombeamento é uma forma interessante de se evitar 
possíveis erros de projetos.
73
M
A
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A
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Agora, chegou sua vez de praticar e mostrar o que você aprendeu com esta unidade. Desafio você 
a completar o Mapa Mental a seguir sobre sistemas de bombeamento, com base no que apren-
deu. Na primeira coluna do Mapa Mental você precisa preencher o restante dos componentes do 
sistema de bombeamento. Na segunda coluna, você precisa destacar os dois tipos de escoamento 
e, abaixo de cada um, explicar uma característica que representa esses escoamentos. Nas três 
últimas colunas, é preciso destacar qual a equação que representa a vazão volumétrica, a perda 
de carga e a altura total do sistema, destacando, abaixo de cada equação, em poucas palavras, o 
que significam estes três fenômenos.
SISTEMAS DE BOMBEAMENTO
COMPONENTES DO SISTEMA
DE BOMBEAMENTO
TUBULAÇÕES
REDUÇÃO EXCÊNTRICA
OS DOS TIPOS
DE ESCOAMENTO
LAMINAR
VAZÃO VOLUMÉTRICA
Q = v .A
PERDA DE CARGA
PERDA DE PRESSÃO
OU ENERGIA DO
SISTEMA DE
BOMBEAMENTO
ALTURA TOTAL DO SISTEMA
74
A
G
O
R
A
 É
 C
O
M
 V
O
C
Ê
1. Cite as principais partes de um sistema de bombeamento. Faça uma ilustração sobre 
as partes deste sistema, identificando cada uma delas.
2. A respeito dos tipos de escoamento em sistemas de bombeamento, leia as afirmativas 
a seguir:
I) O escoamento turbulento é caracterizado pela movimentação desordenada das 
partículas.
II) O escoamento turbulento não gera flutuações e velocidades.
III) O escoamento laminar escoa na forma de lâminas.
IV) Na maioria das vezes, em sistemas de bombeamento, o fluido escoa de maneira 
laminar.
É correto o que se afirma em:
a) I e II, apenas.
b) I, apenas.
c) I e III, apenas.
d) I e IV, apenas.
e) Todas as afirmativas estão corretas.
3. Leia as afirmações a seguir sobre perda de carga em sistemas de bombeamento:
I) Após o fluido percorrer determinada distância dentro da tubulação do sistema, ele 
perderá determinada quantidade de energia por conta do atrito com as paredes 
internas dos tubos.
II) Um aumento de velocidade da água, no interior da rede hidráulica, gera aumento 
da perda de carga.
III) Quando é necessário diminuir a perda de carga sem que haja alteração da vazão, 
devemos aumentar o diâmetro da tubulação.
IV) Quanto maior a perda de carga, maior será a energia necessária para transportar o 
fluido até o local desejado.
75
A
G
O
R
A
 É
 C
O
M
 V
O
C
Ê
É correto o que se afirma em:
a) I, apenas.
b) I e II, apenas.
c) I, II e III, apenas.
d) II e IV, apenas.
e) Todas as afirmativas estão corretas.
4. Calcule a perda de carga (DP ) da instalação hidráulica de um sistema de bombeamen-
to aberto, com tubos de aço cujo diâmetro nominal é de 3’’, com diâmetro externo de 
89,91 mm, e diâmetro interno de 77,93 mm. Considere que o sistema possui trecho 
horizontal de 6 metros e trecho vertical de 7 metros. Também considere que esse 
sistema possui um cotovelo 90º de raio curto, um registro de globo aberto, uma válvu-
la de pé com crivo e uma válvula de retenção do tipo pesado. O fluido escoa com uma 
vazão de 0,005 m s3 / .
5. Calcule a altura de sucção para um sistema de bombeamento que possui o reservató-
rio de sucção maior que a pressão atmosférica. A altura geométrica do sistema e a 
altura de descarga são iguais a 35,0 e 33,5 metros, respectivamente. A pressão interna 
do reservatório de sucção equivale a 4,8 mca . Esse reservatório possui perda de pres-
são na tubulação de sucção de 1,08 mca .
76
M
EU
 E
SP
A
Ç
O
4
Nesta unidade, você terá a oportunidade de aprender sobre venti-
ladores, máquinas de fluxo fundamentais tanto no ramo industrial 
como em vários outros campos de aplicação. Aqui, você entenderá 
os principais tópicos que regem os ventiladores e quais as aplicações 
desta máquina na prática. Além disso, aprenderá quais os principais 
tipos e compreenderá os fundamentos da teoria dos ventiladores, 
ou seja, as grandezas que precisamos determinar durante a pas-
sagemdo fluido pela máquina.
Ventiladores
Esp. Pedro Henrique Melo Bottlender
78
UNICESUMAR
Ventilador é um tipo de máquina de fluxo muito importante e utilizável em várias aplicações. No de-
correr desta unidade, você verá conceitos, definições e vários aspectos importantes relacionados a este 
tipo de máquina de fluxo. Mas você sabe qual a importância dos ventiladores para as pessoas? Quais as 
principais aplicações deste tipo de máquina em nosso dia a dia? Sabe como ocorrem as transformações 
de energias nestas máquinas de fluxo?
Muitas vezes, os ventiladores e exaustores podem ser utilizados para retirar ou fornecer ar de lugares 
fechados, sendo esta atividade realizada por meios naturais ou mecânicos. Os ventiladores e exaustores 
são muito utilizados na área industrial. Quando o ar é empurrado, chamamos o equipamento de ven-
tilador, quando o ar é puxado, chamamos de exaustor. Você já deve ter observado que, nas indústrias, 
normalmente, são instalados ventiladores. Mas qual o objetivo destas máquinas?
 Caro(a) aluno(a), agora, pense em uma instalação industrial, na qual existe, neste ambiente, con-
centrações de poluentes e contaminantes advindos dos próprios processos produtivos da indústria. 
Tendo isso em mente, sabemos que, para o bem dos funcionários deste estabelecimento, é preciso 
que seja realizado um processo de purificação do ar industrial. Você sabe como isso é feito? Qual a 
função dos ventiladores neste caso? Na maioria das vezes, é realizada a troca de ar que está externo 
ao ambiente industrial com o ar que está dentro deste ambiente de trabalho. Existe algum malefício 
durante esta troca de correntes de ar? Ou só beneficiará os funcionários da indústria?
Portanto, no ramo industrial, a ventilação é realizada por máquinas de fluxos chamadas ventila-
dores ou exaustores, dependendo da função ou da direção do transporte do fluido. O objetivo deste 
tipo de máquina de fluxo é controlar a temperatura, a umidade, a poluição e a distribuição de ar do 
ambiente em questão.
Outro ramo que depende dos ventiladores é o setor agrícola. Você faz ideia onde eles são utilizados 
nesta área tão importante? Essas máquinas são utilizadas nos sistemas de armazenamento e secagem 
de grãos. No decorrer da unidade, entenderemos esta aplicação importante dos ventiladores. 
O ramo industrial é um dos grandes beneficiados pela funcionalidade dos sistemas de exaustão e 
ventilação. Este pode ser um item obrigatório para o funcionamento das indústrias, pois sua função 
é proporcionar a circulação do ar. Conseguindo realizar essa troca ou circulação, ocorrerá a remoção 
do ar contaminado de dentro do ambiente industrial, diluindo gases, odores, vapores, equilibrando a 
temperatura e proporcionando um conforto térmico para os funcionários.
Os ventiladores ou os exaustores são máquinas de fluxo utilizadas com o objetivo de proporcionar 
e manter o bem-estar e a qualidade de vida dos funcionários e colaboradores dentro do ambiente de 
trabalho. Então, existem muitas vantagens quando se utilizam ventiladores e exaustores, entre elas, o 
conforto térmico no ambiente de trabalho, evitando doenças ocupacionais e eliminando gases e partí-
culas nocivas à saúde. Além das melhorias em riscos ocupacionais, o uso dos ventiladores e exaustores 
aumentam a produtividade dos funcionários.
79
UNIDADE 4
É necessário compreender que a ventilação industrial não foca apenas em proporcionar condições 
favoráveis aos funcionários de determinada empresa. O objetivo dos ventiladores nas indústrias é, 
também, impedir que seja lançado gases e partículas poluentes na atmosfera, ocasionando uma ameaça 
à saúde da vizinhança ao redor das indústrias. Além de favorecer os trabalhadores das indústrias, os 
sistemas de ventilação podem proporcionar uma longa vida de uso de maquinários e equipamentos. 
Mas, de que forma essas máquinas de fluxo auxiliam no funcionamento de máquinas?
Vamos pensar nos automóveis. Imagine que você esteja se deslocando de sua casa até seu local de 
trabalho, em um dia de verão cuja sensação térmica está acima do normal. Neste seu trajeto, existem 
pontos que você precisa parar, como sinaleiras, faixas de pedestres e congestionamento de veículos. 
À medida que você vai se deslocando, seu carro vai esquentando cada vez mais, até atingir um limite. 
Você já parou para notar que, quando seu veículo atinge determinada temperatura, ele faz um barulho 
próximo ao radiador? Esse barulho ocorre pela movimentação de um eletroventilador, que é acionado 
por sensores de temperatura. Esse eletroventilador é uma máquina de fluxo responsável por resfriar 
o radiador do seu carro, ou seja, ele refrigera a água que circula no interior do radiador, mantendo a 
temperatura ideal para que o motor do carro não aqueça mais que o normal. Este é um processo um 
pouco antigo e, com o avanço da tecnologia, os carros ainda possuem esse eletroventilador também 
chamado de ventoinha, porém, nos carros mais novos e mais tecnológicos, este componente é acionado 
pela central eletrônica do carro.
Agora, vamos imaginar um ventilador pequeno. Você já deve ter visto que, normalmente, todo 
computador necessita e contém um sistema de refrigeração ou ventilação para dissipar o calor. 
No momento em que um computador está em funcionamento, milhares de dados estão sendo 
trocados, e muitas funções estão sendo executadas, gerando calor nos componentes da máquina. 
Portanto, para que não haja um superaquecimento no computador, o sistema de refrigeração é 
composto por um mini ventilador, chamado cooler, composto pelos fans, os quais são um tipo de 
ventilador, ou seja, são máquinas de fluxo que dissipam o calor produzido durante o funcionamento 
dos computadores por movimento de ar.
Nos computadores mais antigos, o sistema de refrigeração era composto apenas por placas me-
tálicas acopladas ao processador, fazendo o resfriamento por condução do metal. Os computadores 
mais novos, normalmente, possuem um sistema de refrigeração constituído por um dissipador de 
calor e por um ventilador. Dependendo do computador, necessitará de um sistema de ventilação 
mais eficiente para dissipar todo o calor produzido.
Como já foi dito anteriormente, o setor agrícola também é dependente dos ventiladores, pode-se 
dizer que este tipo de máquina de fluxo tem um papel importante na armazenagem de grãos. Silos 
são equipamentos agrícolas, normalmente, de estrutura metálica, responsável por armazenar e secar 
grãos. Existem tipos de silos que necessitam de ventiladores para realizarem suas funções de secagem 
80
UNICESUMAR
de grãos. Os chamados silos com aeração possuem ventiladores em suas bases cujo objetivo é auxiliar e 
potencializar a secagem do grão que está sendo armazenado. Logo após, discutiremos como é realizada 
a melhoria de eficiência da secagem de grãos utilizando ventiladores.
Os ventiladores são máquinas de fluxo que possuem a finalidade de transportar gás de determinado 
local para outro. Vimos, anteriormente, que este equipamento possui diversas funções, como realizar a 
troca de ar do interior de um ambiente, retirar gases do interior de um estacionamento coberto de um 
shopping, retirar a fumaça da cozinha de um restaurante, secagem de grãos e diversas outras utilidades.
Para que um ventilador exerça sua função, corretamente, é preciso que ele seja acompanhado de 
seus elementos auxiliares e dos dutos por onde o ar escoará. Relembrando um conceito importante 
que aprendemos na Unidade 1, vimos que uma máquina de fluxo geradora recebe energia mecânica 
de uma fonte específica e a transforma em energia de fluido. Um dos principais componentes de um 
ventilador é o motor elétrico. Os ventiladores são considerados máquinas geradoras, pois eles recebem 
a energia elétrica transformada em energia mecânica do motor elétrico e transformam em energia de 
fluido, sendo esta, a energia do movimento do vento.
Agora que você já viu que os ventiladores são importantes para diversas aplicações e, também, 
para o setor agrícola, especificamentena secagem de grãos, vamos imaginar uma situação envolvendo 
ventiladores neste seguimento. Então, imagine que você é um dos engenheiros de uma empresa que 
produz diversos componentes para armazenagem e secagem de grãos. Esta empresa tem como objetivo 
gerar produtos de qualidade e sempre satisfazer seus clientes.
Um dos principais produtos que a empresa na qual você trabalha constrói são os silos secadores. 
Este equipamento agrícola possui um ventilador centrífugo que tem a finalidade de promover o mo-
vimento do ar por meio do produto agrícola que está armazenado dentro do silo. Com o passar dos 
anos, as empresas estão cada vez mais competitivas e, para que a sua esteja sempre no topo, conquis-
tando o mercado, é preciso empenho para sempre satisfazer os clientes, gerando produtos eficientes 
e de grande qualidade.
Para que isso seja uma realidade, a empresa em que você trabalha resolveu inovar em um de seus 
produtos. Os diretores exigiram um projeto que objetiva reduzir o tempo de secagem dos silos secado-
res, melhorando a eficiência deste produto e satisfazendo ainda mais seus clientes. Então, sua função 
é encontrar as variáveis que possibilitarão a redução do tempo de secagem dos silos secadores. Você 
imagina quais são essas variáveis que influenciam no tempo de secagem de produtos agrícolas? Antes 
disso, desafio você a citar alguns componentes que farão parte do ventilador utilizado neste silo secador.
Pensando no caso do silo secador, antes de analisar as variáveis que possibilitaram menor tempo de 
secagem dos grãos armazenados, precisamos entender o tipo e as principais partes de um ventilador 
secador. Caro(a) aluno (a), você pensou quais poderiam ser essas partes?
Uma dica válida para a resolução desta questão, é definirmos que existem quatro partes fundamen-
tais em um ventilador utilizado no segmento agrícola para a secagem de grão. A primeira parte está 
relacionada com um meio de produção de energia mecânica. A segunda parte é comum em qualquer 
máquina de fluxo, sendo o que direciona o fluxo de ar. O terceiro elemento é o que possui a função 
de transmitir a energia mecânica da fonte até a parte que direciona o fluxo de ar, e o último elemento 
81
UNIDADE 4
DIÁRIO DE BORDO
deste ventilador é o responsável por envolver quem direciona o fluxo de ar. Agora ficou fácil de você 
registrar os elementos que você acredita compor um ventilador secador de grãos.
Depois de realizar este registro, precisamos pensar quais as variáveis que interferem no tempo de 
secagem dos grãos armazenados em um suposto silo secador. Você imagina quais fatores poderiam ser?
É possível reduzir o tempo de secagem dos grãos de duas maneiras. A primeira variável que podemos 
controlar é a vazão de ar que passa pelo produto armazenado. Se aumentarmos a vazão de ar, certa 
proporção de água evaporada aumentará também, ou seja, a velocidade de secagem é, diretamente, 
proporcional ao fluxo de ar que está passando pelo produto dentro do silo. Outra maneira de minimizar 
o tempo de secagem é aumentando a temperatura do fluxo de ar, com a ajuda de uma fonte auxiliar de 
calor para aquecimento. Porém, em alguns casos, esta ideia pode ter alguns aspectos negativos, como 
o aumento do valor do conjunto do equipamento e a secagem excedente do produto.
82
UNICESUMAR
Caro(a) aluno (a), vamos entender o conceito dos ventiladores. Macintyre (1990) apresentou os venti-
ladores como turbomáquinas geratrizes, operatrizes ou como máquinas turbodinâmicas que possuem 
a função de deslocar os gases. Pode-se, também, realizar a comparação do funcionamento dos venti-
ladores com as turbobombas, ou seja, estes equipamentos possuem a rotação de um rotor, composto 
por pás específicas para cada aplicação, acionado por um motor elétrico (MACINTYRE, 1990).
Desta forma, a energia mecânica que o rotor recebe do motor elétrico é transformada em energia de 
fluido, sendo esta a energia cinética e a energia potencial de pressão. Então, a partir do momento que 
o fluido recebe essa energia, ele é capaz de escoar em dutos, superando as resistências que contém em 
sua trajetória e possuindo uma vazão necessária e apropriada para chegar no seu local final desejado.
Além da aplicação de ventilação e climatização dos ventiladores nas indústrias, existem vários outros 
ramos de aplicação destas máquinas de fluxo. Podemos destacar a utilização na indústria siderúrgica 
nos altos-fornos e em sinterização, nas indústrias que possuem caldeiras, em queimadores, pulveri-
zadores de carvão, em alguns transportes pneumáticos e em várias outras aplicações.
83
UNIDADE 4
Em um local de produção industrial, o ar do ambiente pode ser afetado por poluentes que 
são prejudiciais ao ser humano. Uma maneira de reduzir o teor desses contaminantes é 
realizar a diluição desses poluidores, utilizando ventiladores, ou seja, máquinas de fluxo que 
produzem uma corrente de ar com uma vazão adequada. À medida que o ar contaminado 
vai se formando, o ventilador produz o fluxo de ar e o dilui para ser conduzido por meio de 
tubulações até a atmosfera exterior. Para que este ar contaminado não prejudique e não 
produza poluição atmosférica, é necessário realizar um processo de tratamento do ar poluído 
antes de expulsá-lo até o exterior do recinto.
A desvantagem deste sistema de ventilação industrial diluidora é que os gases e as fumaças 
que saem das máquinas podem atingir os órgãos respiratórios, a pele ou os olhos daqueles 
que trabalham próximo à fonte poluidora. A diluição por ventiladores do ar contaminado não 
pode ser realizada quando a quantidade de contaminantes é grande ou possui uma toxicidade 
elevada. Nestes casos, um sistema de ventilação mais eficiente é a ventilação local exaustora.
84
UNICESUMAR
Os ventiladores centrífugos utilizados no setor agrícola para a secagem de grãos em silos secadores 
possuem, além do motor elétrico utilizado como fonte de energia mecânica, um eixo motriz, um rotor 
e uma caixa coletora, também chamada de voluta.
O eixo motriz é a peça que conecta o motor elétrico ao rotor, transferindo a energia mecânica pro-
duzida do motor para o rotor. O rotor é o componente responsável por produzir e direcionar o fluxo 
de ar, sendo formado por pás e anéis. A caixa coletora ou voluta é uma parte do ventilador que tem a 
função de captar e permitir a passagem do fluxo de ar que entra e sai do rotor. A Figura 1.2 apresenta 
esses três componentes.
Como o grau de compressão que se verifica no ar em um ventilador é tão pequeno, este equipamento 
é considerado uma máquina de fluido incompressível. Quando em uma determinada aplicação a com-
pressão é superior a 2,5kgf cm. -2 , é conveniente utilizar os turbocompressores, os quais possuem o mesmo 
princípio de funcionamento dos ventiladores, só que neste caso é considerado os aspectos termodinâmi-
cos advindos da compressão do ar e as questões de resfriamento das máquinas (MACINTYRE, 1990).
De acordo com Macintyre (1990), podemos classificar os ventiladores de acordo com cinco critérios 
diferentes, segundo o nível energético de pressão, a modalidade construtiva, a forma das pás, o número 
de entradas de aspiração no rotor e de acordo com o número de rotores. Vamos entender sobre essas 
cinco diferentes classificações deste tipo de máquina de fluxo.
Segundo o nível energético de pressão que os ventiladores possuem em funcionamento, estes podem 
ser classificados em ventiladores de baixa pressão, onde possuem valores de pressão efetiva de até 0,02
kgf cm. -2 , ventiladores de média pressão, quando apresentam pressão de 0,02 a 0,08,ventiladores de alta 
pressão, para pressões de 0,08 kgf cm. -2 a 0,250 kgf cm. -2 e ventiladores de muito alta pressão, para pressões 
de 0,250 kgf cm. -2 a 1,00kgf cm. -2 , sendo neste último caso os turbocompressores (MACINTYRE, 1990).
Segundo a modalidade construtiva, podemos classificar os ventiladores em centrífugos, hélico-
-centrífugos e axiais. Nos ventiladores centrífugos, as partículas fluidas de ar ou gás no rotor, possuemuma trajetória em uma superfície que é um plano normal ao eixo do rotor, como um espiral. Já os 
ventiladores hélico-centrífugos se dividem em ventiladores helicoidais e hélico-axiais, nestes dois casos, 
quando as partículas de fluido passam pelo rotor, elas possuem uma trajetória que representa uma 
superfície de revolução cônica, ou seja, representa uma hélice. E por fim, os ventiladores axiais, são 
caracterizados pelas partículas apresentarem uma trajetória de hélice em uma superfície de revolução 
cilíndrica. A Figura 1 apresenta os três tipos de ventiladores de acordo com a modalidade construtiva 
(MACINTYRE, 1990).
85
UNIDADE 4
REALIDADE
AUMENTADA
Classificação dos ventiladores de 
acordo com a modalidade construtiva
CENTRÍFUGOS HÉLICO-AXIAISHELICOIDAIS AXIAIS
Figura 1 - Classificação dos ventiladores de acordo com a modalidade construtiva / Fonte: adaptada de Macintyre (1990, p. 158).
Descrição da Imagem: a imagem apresenta a classificação dos ventiladores de acordo com a modalidade constru-
tiva. Os ventiladores podem ser centrífugos, helicoidais, hélico-axiais e axiais.
De acordo com a forma das pás, podemos ter pás radiais retas, pás 
curvadas para trás, pás curvadas para frente, pás curvas com saída 
radial e pás retas para trás. A classificação conforme o número de 
entradas de aspiração do rotor divide-se em dois grandes grupos, 
os ventiladores de entrada unilateral ou de simples aspiração e os 
ventiladores de entrada bilateral ou dupla aspiração. Por fim, a clas-
sificação a respeito do número de rotores diferencia os ventiladores 
de simples estágio, ou seja, com um rotor apenas dos ventiladores de 
duplo estágio, isto é, com dois rotores em um eixo ligado ao motor 
elétrico (MACINTYRE, 1990).
A Tabela 1 a seguir resume, de forma concisa, as diversas clas-
sificações dos ventiladores, ou seja, em relação ao nível de pressão, 
modalidade construtiva, formato das pás, número de entradas de 
aspiração do rotor e número de rotores.
86
UNICESUMAR
CLASSIFICAÇÃO CARACTERÍSTICAS
Nível de pressão
• Baixa
• Média
• Alta
• Muito alta
Modalidade construtiva
• Centrífugos
• Hélico-centrífugos
• Axiais
Formato das pás
• Radiais retas
• Curvadas para trás
• Curvadas para frente
• Curvas com saída radial
• Com perfis aerodinâmicos de asa
Número de entradas de aspira-
ção do rotor
• Entrada unilateral ou simples aspiração
• Entrada bilateral ou dupla aspiração
Número de rotores
• Um rotor ou simples estágio
• Dois rotores ou duplo estágio
Tabela 1 - Classificação dos ventiladores / Fonte: o autor.
Os ventiladores do tipo centrífugos podem também ser denominados ventiladores radiais. Nestas 
máquinas, o ar é aspirado pelo centro do rotor, e suas pás são construídas de forma radial, criando 
um rotor semelhante a um cilindro. De maneira simplificada, podemos comparar seu funcionamento 
com o funcionamento das bombas hidráulicas centrífugas, nas quais o fluido se dá do centro para fora 
da máquina (ELETROBRÁS et al., 2009).
Anteriormente, analisamos uma situação de aplicação dos ventiladores centrífugos, na qual eram 
utilizados em silos secadores de grãos, no setor agrícola. O rotor desse tipo de máquina realiza seu giro 
dentro de uma carcaça em forma de espiral. Na Figura 2, de um ventilador centrífugo, conseguimos 
identificar esta carenagem que envolve o rotor.
87
UNIDADE 4
Figura 2 - Ventilador centrífugo
Descrição da Imagem: a imagem apresenta um ventilador do tipo centrífugo, onde podemos identificar a estrutura 
que envolve o rotor, chamada caracol ou carcaça.
O motor deste tipo de ventilador pode acionar o rotor, por meio de ligação direta com o eixo ou por 
meio de polias e correias. Um detalhe importante que precisamos prestar atenção é quanto ao perfil 
das pás do rotor, ou seja, seus formatos e a maneira em que estão distribuídas. O formato das pás 
define a aplicação do ventilador e seu rendimento (ELETROBRÁS et al., 2009). A Figura 3 relata os 
diferentes formatos dos perfis das pás dos rotores centrífugos, ou seja, a classificação de acordo com 
os perfis das pás do rotor.
88
UNICESUMAR
Figura 3 - Formato das pás dos rotores centrífugos / Fonte: adaptada de Macintyre (1990, p. 159).
Descrição da Imagem: a Figura 3 representa, indicadas por letras (a, b, c, d, e), respectivamente, as pás radiais retas, 
pás curvadas para trás, pás curvadas para frente, pás curvas com saída radial e pás retas para trás.
O rotor (a) é utilizado para trabalho pesado com partículas em suspensão, porém seu rendimento é 
baixo por ele possuir pás radiais planas. O rotor (b) trabalha com um baixo nível de ruído, alta pressão 
e possui um rendimento médio, sendo utilizado para limpar o ar, possuindo pás curvadas para trás. No 
rotor (c), a relação entre vazão e diâmetro é eficiente, ou seja, permite vazões mais altas em rotores de 
menores diâmetros. Este apresenta pás curvadas para frente e um fluxo de ar com rendimento médio 
e alta pressão. O rotor (d) possui rendimentos médios, com vazões e pressões altas. Suas pás também 
são curvadas para frente, mas com saída radial. Por fim, o rotor (e) é utilizado quando se necessita bom 
rendimento e baixo ruído, pois ele possui pás com perfil aerodinâmico asa (ELETROBRÁS et al., 2009).
A classificação conforme o número de entradas de aspiração do rotor pode ser representada pela 
Figura 4 (a) e (b), em que a primeira representa os ventiladores de entrada unilateral ou de simples 
aspiração, e a segunda representa os ventiladores de entrada bilateral ou dupla aspiração.
89
UNIDADE 4
a)
b)
ACOPLAMENTO
MOTOR ELÉTRICO
BOCA DE
RECALQUE
2º
ESTÁGIO
BOCA DE
ASPIRAÇÃO
1º ESTÁGIO
ROTOR DE ENTRADA BILATERAL CAIXA COM
DUPLA ASPIRAÇÃO
BOCA DE
ASPIRAÇÃO
BOCA DE
ASPIRAÇÃO
RECAL
ASPIRAÇÃO ASPIRAÇÃO
Figura 4 - Classificação conforme o número de entradas de aspiração do rotor / Fonte: adaptado de Macintyre (1990, p. 163 e 193).
Descrição da Imagem: a Figura 4 a) apresenta um ventilador com somente uma boca de aspiração, a 4 b) apresenta 
um ventilador com dupla aspiração
Já o ventilador axial possui pás em forma de hélices, do mesmo modelo dos ventiladores que possuímos 
em casa e semelhante aos exaustores de cozinha. A Figura 4 relata a representação de três configurações 
de ventiladores axiais.
90
UNICESUMAR
Descrição da Imagem: a imagem apresenta o diagrama de velocidades para os pontos de entrada (1), saída (2) e 
algum ponto qualquer (M). 
 A B C
Figura 5 - Configurações de ventiladores axiais / Fonte: Eletrobrás et al. (2009, p. 17).
Descrição da Imagem: a imagem apresenta as três diferentes configurações dos ventiladores axiais. Cada configu-
ração é utilizada para determinada aplicação.
O ventilador axial A da figura apresentada representa o formato dos ventiladores utilizados como 
exaustor ou ventilador, fixados em paredes. O conjunto B é empregado em dutos circulares, permi-
tindo acoplamento com outros dutos. O ventilador C é utilizado quando necessitamos melhorar o 
rendimento do sistema, assim, são fixadas as aletas para gerar um movimento retilíneo do ar na saída 
da hélice e ao longo do duto (ELETROBRÁS et al., 2009).
Caro(a) aluno(a), analisaremos, agora, os fundamentos da teoria dos ventiladores. Quando uma 
partícula entra em contato com o rotor de um ventilador é gerado velocidade diferentes em direções e 
sentidos diferentes. O movimento dessas partículas pode ser explicado pelo diagrama de velocidades. 
Neste diagrama, temos três pontos diferentes: o ponto 1 da entrada da partícula no rotor, o ponto M 
da partícula em determinado ponto dentro do rotor, e o ponto 2 da saída da partícula de fluido do 
rotor. A Figura 5 representa o diagrama de velocidade de um ventilador.
TRAJ. ABSOLUTA
PERFIL DA PÁ
TRAJ. RELATIVA
V2
u2
Vu2
Vm2
W2
2�
β2α2
2 V
u W
V1u1
M β
W1
1
α1
β1
2
1
2
1
Figura 6 - Diagrama de velocidades de um ventilador / Fonte: adaptada de Macintyre (1990, p. 165). 
91
UNIDADE 4
A velocidade circunferencial, a qual está tangente à circunferência do ponto Mda pá é calculada da 
seguinte forma:
U r= Ω.
Onde:
U = velocidade circunferencial (m s/ )
r = raio do ponto M (m )
Ω =
p.n
30
W = velocidade angular (rad s/ )
n = número de rotações por minuto (rpm )
A velocidade absoluta da partícula no rotor é dada por:
V U W= +
Onde:
V = velocidade absoluta da partícula de fluido (m s/ )
W = velocidade relativa da partícula de fluido(m s/ )
Outras informações importantes que são representadas no diagrama de velocidades de um ven-
tilador são:
a = ângulo que V forma com U (graus )
b = ângulo de inclinação da pá no ponto M (graus )
VU = projeção de V sobreU , componente periférica de V
Vm = projeção de V sobre a direção radial
92
UNICESUMAR
A potência aplicada pelo rotor a uma massa de determinado gás é representada pela seguinte relação:
N QHe e= g. .
Onde:
Ne = potência aplicada pelo rotor (cv )
g = peso específico do gás (kgf m/ 3 )
Q = vazão do gás (m s3 / )
He = energia ou altura de elevação (metros de coluna de ar)
Todas as variáveis a seguir com o subíndice 1 representa que é na entrada do rotor. Já as variáveis com 
subíndice 2 representam que é na saída do rotor. A relação que define a altura de elevação He é:
H
U V U V
ge
U U
=
−2 12 1
. .
Onde:
U1 e U2 são as velocidades circunferenciais na entrada e na saída do rotor, respectivamente.
VU1 e VU2 são as projeções das velocidades sobre as velocidades na entrada e na saída do rotor 
do ventilador, respectivamente.
g = aceleração da gravidade (9,81 m s/ ).
Na maioria dos casos, o fluido entra, radialmente, no rotor, ou seja, o ângulo a = 90º , assim a equação 
da energia resulta em:
H
U V
ge
U
=
−2 1
A relação da energia He também pode ser representada por:
H
U
ge =
2
2
.j
O coeficiente j é calculado da seguinte forma:
ϕ
α
β
=
+
1
1 2
2
tg
tg
93
UNIDADE 4
A aplicação da equação de Bernoulli nos pontos de entrada e saída do rotor apresenta uma expressão 
muito útil para a energia ou altura de elevação total He e é relacionada da seguinte forma:
H
U U
g
V V
g
W W
ge =
−
+
−
+
−2
2
1
2
2
2
1
2
2
2
1
2
2 2 2
A partir da relação apresentada, podemos, ainda, definir duas relações para a energia cedida pelo rotor 
em um ventilador. A energia de pressão:
H
P P U U
g
W W
gP =
−
=
−
+
−2 1 2
2
1
2
1
2
2
2
2 2g
E a energia dinâmica ou cinética:
H
V V
ge =
−2
2
1
2
2
Vamos, agora, analisar as alturas que envolvem os ventiladores. Essas grandezas são chamadas de 
alturas de elevação e representam desníveis energéticos entre dois pontos. Esses desníveis podem ser 
de pressão, de energia cinética ou de ambos. Para entendermos as alturas de elevação, tomaremos 
como base dois pontos. O ponto “O”, na boca de entrada da caixa do ventilador, e o ponto 3, referente 
às grandezas na boca de saída da caixa. A Figura 7 representa esses dois pontos.
Rotor
Caracol
O
3
Figura 7 - Pontos de entrada e saída da caixa do ventilador / Fonte: adaptada de Eletrobrás et al. (2009, p. 37).
Descrição da Imagem: a imagem apresenta as partes de um ventilador axial. A parte móvel é denominada rotor, e 
a parte fixa é chamada de caracol. O ponto três representa o local de saída do ar.
94
UNICESUMAR
A altura útil de elevação Hu , também chamada de pressão total, é a energia total que o fluido recebe 
quando passa pelo ventilador, desde a boca de entrada até a saída. Ela é dada pela relação a seguir:
H
P P V V
gu
o o= −






+
−





3 3
2 2
2g g
Onde:
P3 = pressão do fluido na saída do rotor (kgf m/ 2 )
Po = pressão do fluido na entrada do rotor (kgf m/ 2 )
Esta energia é que possibilita o movimento do fluido ao longo das tubulações e, como está representada 
na equação apresentada, pode ser dividida em duas partes: altura de carga estática e altura de carga 
dinâmica.
A altura de carga estática Hu , que refere-se ao ganho de energia da pressão do fluido ao passar o ven-
tilador, é dada por:
H
P P
u
o= −3
g g
E a altura de carga dinâmica , que representa a energia cinética que o fluido ganha ao passar pelo 
ventilador, dada por:
H
V
g
V
gV
o= −3
2 2
2 2
Uma quantidade da altura total de elevação ou energia total cedida pelo rotor do ventilador He é 
perdida por conta do atrito e por determinadas perdas hidráulicas, assim, a energia útil resulta em:
H H Hu e E= −
Onde:
HE = energia perdida por atrito e perdas hidráulicas (metros de coluna de ar).
A altura motriz de elevação Hm é a energia mecânica que o ventilador recebe do motor, por meio 
do eixo. Mas essa energia também possui suas perdas, neste caso, perdas mecânicas Hp nos mancais 
e nas correias. Essa energia pode ser representada pela seguinte equação:
H H Hm e p= +
95
UNIDADE 4
A cada altura de elevação temos uma potência. As potências são designadas como a energia cedida 
para realizar trabalho em determinado período de tempo. Então, temos três tipos de potências para 
ventiladores, a potência útil, a potência total de elevação e a potência motriz ou mecânica.
A potência útil é a que se ganha pelo fluido quando passa pelo ventilador e é dada pela seguinte 
relação:
N QHu u= g. .
Onde:
Q = vazão do fluido que passa pelo ventilador
A potência total de elevação é a potência que o fluido recebe das pás do rotor e é expressa pela 
seguinte relação:
N QHe e= g. .
A potência motriz ou mecânica é a potência que o motor elétrico fornece ao eixo do rotor do ventilador 
e é representada pela equação a seguir:
N QHm m= g. .
O rendimento total dos ventiladores relaciona a potência utilizada com a potência fornecida e é cal-
culado pela seguinte equação:
h =
N
N
u
m
Assim, temos a relação final para potência motriz:
N QH
QH
m m
u= =γ
γ
η
. .
. .
Esta é a potência que encontramos em catálogos de fabricantes de ventiladores. Quando V V H Ho u3 = =,
, assim a potência motriz resulta em:
N QH
=
γ
η
. .
96
UNICESUMAR
Caro(a) aluno (a), para lapidarmos e fixarmos o conteúdo desta uni-
dade, convido você para discutirmos estes assuntos sobre ventilado-
res. Para acessar, basta ler o QR Code com o seu celular.
Agora, retomaremos o que aprendemos até o momento a respeito dos ventiladores (Figura 8).
De�nições e classi�cações dos ventiladores
Aplicações práticas
Ventiladores Centrífugos
Ventiladores axiais
Fundamentos da teoria dos ventiladores
Figura 8 - Principais temas estudados na unidade / Fonte: o autor.
Descrição da Imagem: a imagem resume o que foi estudado até o momento sobre os ventiladores, iniciando pelas 
Definições e classificações dos ventiladores, Aplicações práticas, Ventiladores Centrífugos, Ventiladores axiais e 
Fundamentos da teoria dos ventiladores.
97
UNIDADE 4
A sequência apresentada representa os conteúdos que aprendemos nesta unidade. Entendemos como 
os ventiladores são definidos e as cinco formas de classificações deste tipo de máquina de fluxo, sendo 
elas de acordo com o nível energético de pressão, a modalidade construtiva, a forma das pás, o número 
de entradas de aspiração no rotor e de acordo com o número de rotores de um ventilador. 
Também entendemos as aplicações dos ventiladores na prática. Após isso, analisamos os dois tipos 
de ventiladores mais utilizados, diferenciamos os ventiladores centrífugos dos ventiladores axiais. Por 
fim, entendemos as relações e os parâmetros que regem os fundamentos da teoria dos ventiladores.
Caro(a) aluno(a), no decorrer da unidade, vimos que os ventiladores são utilizados em diversos seg-
mentos e várias aplicações para realização do transporte de ar. Este é essencial para quem está dentro do 
recinto tanto para a saúde quanto para conforto térmico. Então, por isso, é necessário que profissionais 
da área sejam capacitados e entendam os diversos aspectos que regem esse tipo de máquina de fluxo.
Você será um(a) engenheiro(a) e, se trabalhar em alguma indústria, provavelmente, será responsável 
por determinada equipe de funcionários. Portanto, às vezes, pode caber a você verificar a qualidade 
do ar no ambientea água que sai do seu chuveiro é transportada até o local de 
interesse? Ou como a climatização de sua casa ou seu ambiente de trabalho é realizada? 
Cada uma destas atividades necessitam de uma máquina de fluxo com características 
específicas, ou seja, a seleção da máquina mais adequada é um dos pontos cruciais 
para o bom funcionamento do processo como um todo. 
Em algum momento da sua vida você já deve ter visto um mapa dos recursos hí-
dricos do nosso país, não é mesmo? O Brasil é privilegiado quando se trata de fontes 
hídricas, ele possui aproximadamente cerca de 12% dos recursos hídricos do planeta, 
entretanto, algumas regiões sofrem com a falta de água.
No Brasil, o maior meio de geração de energia elétrica é através das usinas hidrelé-
tricas. Mas você deve estar se perguntando, como um grande volume de água pode 
gerar energia elétrica? De que forma esses recursos abundantes existentes no nosso 
país estão ligados com a energia que chega até as residências?
Caro aluno (a), em um certo empreendimento hidrelétrico, tanto de pequeno, como 
de grande porte, o elemento fundamental são as turbinas hidráulicas, ou seja, elas são 
as responsáveis para que sua residência ou estabelecimento seja abastecida por energia 
elétrica. Este elemento fundamental é um tipo de máquina de fluxo.
Nesta disciplina iremos aprender também sobre as bombas, as quais são máquinas 
de fluxo essenciais para diversas atividades. Pelo o que o próprio nome especifica, essas 
máquinas são amplamente utilizadas com o objetivo de bombear um determinado fluido.
Existem diversos tipos de bombas e sistemas de bombeamento, mas podemos clas-
sificar em dois grandes grupos, as bombas centrífugas e as bombas de deslocamento 
positivo. As bombas centrífugas são utilizadas em vários lugares, desde áreas rurais, 
na indústria e em residências. A maior aplicabilidade deste tipo de equipamento é no 
setor residencial e agrícola, podendo ser aplicadas para realizar irrigação, utilizadas 
também em sistemas de saneamento básico, no transporte de água em edifícios e 
casas, em poços e em outras aplicações. Já as bombas de deslocamento positivo são 
mais utilizadas na indústria. Mas qual o motivo dessa diferença de aplicação? No de-
correr da disciplina você entenderá as diferenças entre essas duas máquinas de fluxo.
Outra máquina de fluxo muito utilizada são os ventiladores e exaustores. Esse tipo de 
equipamento é aplicado em diversos lugares, com o objetivo de promover a circulação 
de ar para manter conforto térmico em ambientes, para remover ar contaminado, para 
filtrar ar de ambientes críticos, entre outras várias aplicações. Nesta disciplina você 
aprenderá sobre as principais máquinas de fluxo e os sistemas em que são aplicadas.
Agora, observe na sua casa,ou em seu ambiente de trabalho, quantos objetos ou máqui-
nas utilizados em algum período dependem de energia elétrica para funcionar. Faça uma 
análise mental e cite, pelo menos, dez processos ou atividades que necessitam de alguma 
forma de energia elétrica para funcionar. Você percebeu o quão importante são as turbinas 
hidráulicas? Sem elas, a geração de energia por meio das águas do Brasil seria impossível.
Falamos anteriormente que as bombas são utilizadas para movimentar fluidos, 
correto? Portanto, tente pensar de qual maneira a movimentação de um fluido como 
a água influencia na sua vida e em suas atividades diárias. 
Imagine agora, que você está quase finalizando seu curso em Engenharia Mecânica, e 
está a alguns meses de se tornar Engenheiro. Para que ocorra isso, você precisa de um 
estágio na área. Imaginando também, que você teve bastante afinidade com a disciplina 
de máquinas de fluxo, ou seja, conseguiu aprender vários conceitos e fundamentos a 
respeito deste assunto, você escolheu fazer seu estágio em uma empresa desse ramo.
Caro aluno (a), imagine então, que você precisa saber os principais tipos de máquinas 
de fluxo utilizadas para geração de energia. Tendo isso em mente, você seria capaz de 
diferenciar onde cada tipo de máquina de fluxo é utilizada? 
O tema máquinas de fluxo engloba inúmeros equipamentos para diversas utilida-
des. Quando paramos para pensar em bombas hidráulicas, imaginamos que existem 
inúmeros modelos e tipos. Isso também ocorre para as turbinas hidráulicas. Não temos 
somente uma certa turbina, mas sim vários modelos específicos desse tipo de máquina 
para cada função. Mas você imagina o que define qual a turbina certa para ser utilizada 
em uma usina hidrelétrica?
Cada empreendimento hidrelétrico possui as suas características, ou seja, existem 
usinas que têm uma maior vazão de água, outras possuem uma maior altura de queda 
d’água, entre outras peculiaridades. Portanto, são as características do local ou da usina 
hidrelétrica que definem o tipo de máquina de fluxo que deverá ser utilizada.
Caro estudante (a), as máquinas de fluxo são equipamentos extremamente importantes 
para a vida do ser humano. Hoje, podemos dizer que aproveitamos ao máximo essas 
invenções mecânicas realizadas pelo homem.
Em um dia qualquer, temos a possibilidade de obter água pressurizada de uma torneira, 
usamos um secador de cabelos, trabalhamos e estudamos em ambientes confortáveis 
providos de boa circulação de ar e climatização, dirigimos automóveis, motocicletas e 
transportamos mercadorias por meio de caminhões nos quais as máquinas de fluxo ope-
ram os sistemas de lubrificação, refrigeração e direção, entre outras diversas aplicações.
Com o decorrer desta disciplina você entenderá sobre os diversos tipos de máquinas 
de fluxo, ou seja, porque uma turbina hidráulica, uma bomba, um ventilador ou exaustor 
são tão importantes e quais os grandes princípios que regem as máquinas de fluxo.
Neste livro, você aprenderá as diferenças entre cada tipo de máquina e como elas 
são classificadas e selecionadas de acordo com alguns princípios, entendendo como 
esses equipamentos são utilizados nos diversos segmentos. Aprenderemos sobre as 
bombas centrífugas e bombas de deslocamento positivo, destacando seus fenômenos 
físicos, além de entender os motivos deste tipo de equipamento ser tão utilizado nos 
dias atuais e entender sobre os diversos sistemas de bombeamento.
Estudaremos também sobre os ventiladores, exaustores e os sistemas de ventilação, 
entendendo a ligação do fluido com a máquina na prática. Um dos pontos principais 
de estudo e aprendizado são as turbinas hidráulicas e seus lugares de instalação, ou 
seja, você também aprenderá sobre as usinas hidrelétricas. Também vamos aprender 
como realizar um projeto de uma máquina de fluxo, entendendo a complexidade desta 
tarefa, além de entender diversos fenômenos físicos envolvidos neste tema.
Após finalizar esta disciplina, com o conhecimento adquirido sobre máquinas de fluxo, 
você será capaz de identificar o tipo e o local de utilização das diversas classes destas 
máquinas. O campo de aplicação deste conhecimento é muito amplo. Você como futuro 
Engenheiro Mecânico poderá trabalhar em diversas áreas que envolvam máquinas de 
fluxo, como por exemplo, projetar turbinas, bombas, ser engenheiro responsável pelos 
equipamentos de uma empresa que produz energia elétrica, prestar assistência técnica 
neste ramo, ou seja, existem inúmeras atividades que envolvem máquinas de fluxo. 
Caro Aluno (a), você está preparado para aprender sobre os diversos tipos de má-
quinas de fluxo? Você está disposto a entender sobre estas máquinas fundamentais 
para o ser humano? Vamos juntos nessa!
APRENDIZAGEM
CAMINHOS DE
1 2
43
5
11
52
33
73
PRINCÍPIOS DE 
MÁQUINAS 
DE FLUXO
6 120
TURBINAS 
HIDRÁULICAS
SISTEMAS DE 
BOMBEAMENTO
BOMBAS 
CENTRÍFUGAS
VENTILADORES
TSISTEMAS DE 
VENTILAÇÃO
97
7 142 8 162
PROJETO DE 
UMA MÁQUINA 
DE FLUXO
BOMBAS DE 
DESLOCAMENTO 
POSITIVO
9 184
CURVAS 
CARACTERÍSTICAS 
E CAVITAÇÃO
1
Nesta primeira unidade do livro,Runt escia dis res quata vent.
Nesta unidade, você aprenderá sobre os conceitos gerais, os prin-
cípios e as aplicaçõesde trabalho, desta forma, é essencial o conhecimento sobre as máquinas de fluxo 
que realizam a limpeza e a purificação do ar em um ambiente de trabalho.
Existem áreas específicas que utilizam ventiladores para realizar uma dada função. Se você trabalhar 
em um destes ramos específicos, é interessante ampliar os conhecimentos naqueles equipamentos que 
mais são empregados, como os ventiladores centrífugos para a secagem de grãos em silos secadores.
O que aprendemos nesta unidade pode servir como base para você quando estiver vivenciando a 
prática. As equações que aprendemos e os cálculos realizados durante a unidade são importantes se 
você for realizar projetos que envolvam ventiladores e sistemas de ventilação. 
98
M
A
P
A
 M
EN
TA
L
Está na hora de você fazer o seu Mapa Mental da unidade com base no que aprendeu. Agora, 
desafio você a completar o Mapa Mental a seguir sobre os ventiladores. Ele está relacionado 
com a classificação dos ventiladores. Você precisa completar os balões da cor cinza. Os últimos 
balões são maiores e é onde você escreverá o que julga mais importante em relação a cada tipo 
de classificação.
VENTILADORES
CLASSIFICAÇÃO
NÍVEL DE PRESSÃO
ALTA
CENTRÍFUGOS
FORMATO DAS PÁS
DUPLA ASPIRAÇÃO
NÚMERO DE ROTORES
99
A
G
O
R
A
 É
 C
O
M
 V
O
C
Ê
1. Leia as afirmativas a seguir sobre o que Macintyre (1990) afirmou sobre os ventiladores.
I) Os ventiladores são turbomáquinas geratrizes, operatrizes ou máquinas turbodinâ-
micas que possuem a função de deslocar os gases.
II) Os ventiladores podem ser comparados com as turbinas hidráulicas, pois possuem 
a rotação de um rotor, composto por pás, acionado pela força de um fluido.
III) Os ventiladores podem ser comparados com as turbobombas, pois possuem a ro-
tação de um rotor, composto por pás, acionado por um motor elétrico. 
IV) Os ventiladores podem ser definidos como máquinas de fluxo motoras. 
É correto o que se afirma em:
a) I, apenas.
b) I e II apenas.
c) I, III e IV apenas.
d) I e III, apenas.
e) Todas as afirmativas estão corretas.
2. Explique a importância dos ventiladores e dos exaustores para a qualidade de vida dos 
funcionários de uma indústria.
3. Com base no que foi mencionado durante esta unidade, cite três aplicações dos ven-
tiladores.
4. Leia as afirmações a seguir sobre a classificação dos ventiladores.
I) Os ventiladores podem ser classificados de acordo com apenas três critérios, sendo 
estes, a forma da pá, o nível energético de pressão e a modalidade construtiva.
II) Segundo o nível energético de pressão dos ventiladores, estes podem ser classifica-
dos em ventiladores de baixa pressão, ventiladores de média pressão, ventiladores 
de alta pressão e ventiladores de muito alta pressão.
III) De acordo com a modalidade construtiva, nos ventiladores centrífugos, as partículas 
fluidas de ar ou gás no rotor possuem trajetória em uma superfície que é um plano 
normal ao eixo do rotor, como um espiral.
IV) De acordo com a forma das pás, podemos ter pás radiais retas, pás curvadas para 
trás, pás curvadas para frente, pás curvas com saída radial e pás com perfis aerodi-
nâmicos de asa.
100
A
G
O
R
A
 É
 C
O
M
 V
O
C
Ê
É correto o que se afirma em:
a) I, apenas.
b) I e II, apenas.
c) I, II e III, apenas.
d) I, III e IV, apenas.
e) Todas as afirmativas estão corretas.
5. Marque a afirmativa correta a seguir sobre os ventiladores centrífugos.
a) Os ventiladores do tipo centrífugos não podem ser utilizados no setor agrícola. 
b) O rotor deste tipo de máquina realiza seu giro sem ser envolto por nenhuma estrutura, 
apenas ligado ao eixo.
c) Nos ventiladores centrífugos, o motor pode acionar o rotor, por meio de ligação direta 
com o eixo ou por meio de polias e correias.
d) O formato das pás do rotor não influencia no rendimento do ventilador.
e) Nenhuma das alternativas está correta.
6. Determine a potência útil de um ventilador que possui altura útil de elevação igual a 39 
metros de coluna de ar, vazão de 4,5 m s3 / de ar com peso específico g = 1 2 3, /kgf m . 
Após isso, determine o rendimento total. As perdas hidráulicas equivalem a 3 metros 
de coluna de ar, e as perdas mecânicas equivalem a 2 metros de coluna de ar. 
5
Nesta unidade, você terá a oportunidade de aprender e entender 
sobre as aplicações dos diversos tipos de ventiladores, ou seja, en-
tenderá os sistemas de ventilação. Aqui, você entenderá quais são 
os tipos de sistemas de ventilação, compreendendo, para cada caso, 
suas principais aplicações específicas, seus princípios de funciona-
mento e todos os equipamentos que constituem esses sistemas 
de transporte de ar. Você participará, também, de construções de 
ideias que elucidarão a importância dos sistemas de ventilação, 
tanto para processos industriais, quanto para a saúde das pessoas.
Sistemas de 
Ventilação
Esp. Pedro Henrique Melo Bottlender
102
UNICESUMAR
Na unidade anterior, aprendemos sobre os ventiladores, entendemos a importância deste tipo de 
equipamento, como ele pode ser utilizado e as características e as grandezas físicas que devem ser com-
preendidas quando o fluido está em contato com esta máquina. Porém os ventiladores são uma parte 
importante dos sistemas de ventilação, ou seja, são necessários vários outros componentes interligados 
aos ventiladores para que seja realizada a operação necessária em um sistema de ventilação. 
Caro(a) aluno(a), você sabe quais são esses componentes necessários em um sistema de ventilação? 
E quais as funções desses equipamentos nos sistemas? 
Os sistemas de ventilação podem ter aplicações ambientais e em sistemas de processos produtivos, 
assim, devemos entender que os sistemas de ventilação estão, também, intimamente, ligados à susten-
tabilidade. Quando falamos de sustentabilidade empresarial ou corporativa, estamos nos referindo 
a empresas que se preocupam em minimizar seus impactos ambientais, ou seja, ela trabalha em prol 
da sociedade e com objetivo de prosperidade econômica. Para que isso seja possível, as empresas que 
estão comprometidas com a sustentabilidade devem adotar algumas medidas de controle, e hoje, os 
sistemas de ventilação são uma das principais medidas de controle ambiental.
Os sistemas de ventilação industrial também estão, intimamente, ligados à higiene do trabalho, ou 
seja, eles são utilizados para o controle de riscos no local de trabalho, diminuindo as possíveis causas 
que podem prejudicar a saúde e o bem-estar dos trabalhadores, além de influenciar na diminuição de 
impactos nas comunidades vizinhas e no meio ambiente em geral.
Bem, como há a existência de diversos tipos de ventiladores, também há diferentes formas de 
ventilação e sistemas de ventilação. Você imagina quais são os tipos de sistemas de ventilação? Quais 
são suas principais diferenças? Quais são as diversas aplicações desses diferentes tipos de ventilação?
No decorrer da unidade, você aprenderá quais são os diversos tipos de ventilação e terá conheci-
mento sobre as diversas aplicações práticas desses sistemas de ventilação.
Primeiramente, precisamos entender o que é ventilar, o que nada mais é que a realização de troca 
de ar de um recinto para outro. Dependendo de onde é realizada essa troca de ar, dizemos que é in-
dustrial, residencial ou, até mesmo, pulmonar.
Um sistema de ventilação é constituído por um ou vários ventiladores ligados a elementos, os quais 
são capazes de promover a passagem do fluxo de ar. Entre esses elementos, estão os dutos, dispositivos 
de condicionamento, grelhas, registros, filtros, sendo que o ar deve ser movido de forma controlada. 
Quando estamos trabalhando com troca de ar na indústria, ou seja, em uma fábrica onde temos a 
transformação de matéria-prima em um produto, estamos nos referindo à ventilação industrial. Neste 
tipo de ventilação, ocorre a operação realizada por meio mecânico, como os ventiladores, que visam 
controlar a temperatura, a distribuição do ar, a umidade e a eliminação de agentes poluidores, como 
gases, vapores,poeiras, fumos, névoas e odores.
Já a ventilação pulmonar refere-se aos respiradores em pacientes internados em UTIs. Para que 
seja possível a ventilação pulmonar, são necessários os chamados ventiladores pulmonares mecânicos, 
que proporcionam diferentes formas de suportes respiratórios. É claro que estes modos de suportes 
respiratórios dependem dos quadros clínicos dos pacientes. Portanto, o profissional da área da saúde 
identificará o quadro do paciente e, assim, poderá escolher o modo ventilatório correto. A escolha 
103
UNIDADE 5
do modelo de sistema de ventilação pulmonar depende de vários parâmetros, entre eles a patologia 
que ocasionou a insuficiência respiratória, quanto tempo o paciente precisará desse sistema e qual a 
situação mecânica respiratória dos órgãos.
A maneira com que o sistema de ventilação pulmonar irá interagir com o paciente depende da esco-
lha do modo ventilatório, ou seja, nos casos em que o paciente não tem condição de realizar nenhuma 
atividade respiratória, a modalidade que deve ser escolhida é a que assuma, totalmente, a mecânica de 
respiração. Em outros casos, o sistema de ventilação auxiliará a respiração dos pacientes. No decorrer 
da unidade, veremos as etapas da ventilação pulmonar mecânica e seus princípios de funcionamento.
 
A ventilação pode ser natural ou mecânica. A ventilação natural não necessita de nenhuma máquina 
para a realização do transporte de ar, ou seja, a movimentação natural do ar se faz através de janelas, 
portas etc. Já na ventilação mecânica, é necessário um equipamento, um ventilador que realiza o 
deslocamento do ar.
A ventilação mecânica pode ser dividida em ventilação geral e ventilação local exaustora. A venti-
lação geral, muitas vezes, é aplicada para o conforto térmico. Porém pode ser também uma ventilação 
geral diluidora. Na ventilação diluidora, muitas vezes, é realizada a insuflação do ar em determinadas 
partes de um local, por meio de exaustores, com o objetivo de haver a troca de ar do ambiente interno 
com o ambiente externo. 
Outra estratégia de utilizar a ventilação geral diluidora é simplesmente aumentar a quantidade de 
ar em um local para diluir certo poluente gerado por uma atividade. Desta forma, haverá diminuição 
do nível de exposição das pessoas perante os poluentes naquele determinado local. Na ventilação local 
exaustora, temos um sistema com pontos de emissão de gases que são gerados, por meio de fontes de 
emissão, e logo acima deste local de emissão são instalados sistemas de captação, como as coifas que 
realizam a exaustão dos poluentes. Esses gases são conduzidos através de dutos que passam por filtros 
responsáveis pela limpeza dos gases, que são succionados por um ventilador e, assim, depois de passar 
pelos filtros, são expulsos para a atmosfera.
104
UNICESUMAR
Você sabe quais as diferentes aplicações dos diferentes tipos de ventilação? Este é um aspecto impor-
tante a ser analisado. A ventilação natural é muito aplicada em projetos civis e de arquitetura, como 
em casas, edifícios, entre outros. Esta é um tipo de ventilação que está em prol do desenvolvimento 
sustentável, pois, em uma casa bem projetada, muito bem arejada, com janelas inteligentes, na qual 
não é preciso um ventilador para realizar o deslocamento de ar, haverá uma diminuição de consumo 
de energia elétrica.
 
Já a ventilação geral diluidora é muito utilizada em galpões, armazéns e escritórios fechados. Neste 
caso, o sistema de ventilação contém uma entrada de ar externa ligada a um ventilador, o qual tem a 
função de insuflar o ar do ambiente externo para o ambiente interno. Neste sistema, é comum a exis-
tência de dutos de exaustão que conduzem o ar do ambiente interno para o ambiente externo. Assim, 
é realizada a troca de ar entre o interior e o exterior de determinado local fechado.
A ventilação local exaustora pode ter aplicação em sistemas pequenos, como no caso de ativida-
des específicas, por exemplo ao redor de uma máquina de solda, e em sistemas grandes, como nas 
indústrias siderúrgicas, de mineração, cimentícia, termelétricas, entre outras. No quesito eficiência, a 
ventilação local exaustora, na maioria das vezes, é melhor que a ventilação geral diluidora, pois, nesse 
caso, o sistema de ventilação está, exclusivamente, aplicado para uma só atividade, porém o custo é 
O investimento em sistemas de ventilação industrial pode ser muito alto, dependendo do tamanho 
e da proporção. Os proprietários de uma indústria podem se perguntar para que realizar um inves-
timento alto em um sistema de ventilação. Precisa mesmo deste sistema? O que isso proporcionará? 
Quais os benefícios alcançados com a implantação desse sistema?
Podemos dizer que um sistema de ventilação industrial é extremamente importante no controle 
de agentes químicos tóxicos, e é a medida mais importante de controle por não interferir no processo 
e ser eficaz na captura de poluentes. Esses sistemas são utilizados, também, no controle de atmosferas 
potencialmente explosivas, reduzindo a concentração dos materiais inflamáveis a níveis seguros, além de 
105
UNIDADE 5
contribuir no controle da sobrecarga térmica e na manutenção do conforto térmico dos trabalhadores.
Caro(a) aluno(a), agora que já tem certo conhecimento dos sistemas de ventilação, proporei um 
desafio a você. Então, imagine que você é engenheiro de uma indústria siderúrgica que trabalha com 
o objetivo de produzir ferro e aço. Estes serão vendidos para serem utilizados como matéria-prima 
em outras indústrias para produzir infinidades de produtos metálicos utilizados no dia a dia. A ma-
téria-prima deste tipo de indústria é sempre algum minério, uma rocha que mistura o metal desejado 
com oxigênio e outras impurezas, sendo essas eliminadas por processos, posteriormente.
Todos estes processos de geração de ferro e aço produzem gases nocivos para o meio ambiente e 
para a saúde dos funcionários que trabalham no processo. Então, os diretores desta empresa decidiram 
realizar a implementação de um novo sistema de ventilação local exaustora neste ambiente de trabalho.
Você, como engenheiro, ficou responsável por definir os componentes deste sistema de ventilação 
local exaustora, além de explicar como funciona e para que será utilizado cada componente.
 
Então, este é seu desafio neste momento: pense em quais seriam os possíveis e os principais compo-
nentes de um sistema de ventilação local exaustora e na funcionalidade de cada equipamento.
Analisando o exemplo apresentado e entendendo o conceito de sistemas de ventilação, podemos 
interpretar que, em um sistema de ventilação local exaustora (VLE), encontramos vários componentes 
além dos ventiladores. Analise a Figura 1 a seguir, que apresenta sistema de ventilação local exaustora.
106
UNICESUMAR
Captores
Rede de dutos
Filtros
Ventilador
Chaminé
Figura 1 - Sistema de ventilação local exaustora (VLE) / Fonte: o autor.
Então, os elementos básicos que constituem um sistema de ventilação local exaustora são os captores, a 
rede de dutos, os equipamentos de limpeza de gás, o ventilador e a chaminé. Percebemos que os captores 
estão posicionados próximos ao local de emissão de poluentes e são ligados à rede de dutos, na qual 
serão conduzidos os poluentes exauridos do sistema. A rede de tubos converge em um equipamento 
de limpeza de gás, o qual possui um sistema de filtros que farão a separação dos poluentes e do ar. O 
equipamento de limpeza de gás é ligado a um ventilador por meio de dutos, que estará succionando 
o ar limpo e, assim, exaurindo o ar filtrado por uma chaminé para a atmosfera.
Um parâmetro importante que deve ser analisado é a vazão do sistema. Esta característica definirá se 
o sistema será de pequeno ou grande porte. Quanto maior a vazão do sistema de ventilação exaustora 
local, maior serão os diâmetros da rede de dutos, os captores, os filtros e o ventilador. Portanto, se um 
sistema possui uma vazão muito grande para realizar a exaustão do poluente emitido, maior será o 
investimentopara implementar o sistema de ventilação.
 Assim, o grande desafio de implementar um sistema de ventilação local exaustora é dimensionar 
e produzir um sistema o mais compacto possível, mas que consiga exaurir os gases poluentes do de-
terminado local de aplicação. Logo, quanto maior a vazão necessária, maior será o gasto energético, e 
as manutenções terão um custo mais elevado.
O captor é o componente mais importante para determinarmos a vazão de um sistema e controlar 
a fonte de emissão. Suas características influenciam, diretamente, na vazão necessária para exaurir 
determinado poluente. Consequentemente, o tamanho e o posicionamento do captor estão ligados 
ao tamanho do sistema, ou seja, estão conectados aos custos de fabricação, instalação e operação do 
sistema de exaustão. Então, este seria o primeiro passo para definição da vazão do sistema.
Descrição da Imagem: a imagem apresenta um sistema de ventilação local exaustora. Podemos observar que o 
ar entra por meio dos captores na rede de dutos, posteriormente, chega até o filtro onde é realizada a retirada das 
impurezas e, finalmente, chega até o ventilador, saindo para a atmosfera.
107
UNIDADE 5
A rede de dutos tem o objetivo de conduzir os poluentes que entram na coifa até o filtro. Em um 
sistema de ventilação local exaustora, ocorre a exaustão do ar, ou seja, é gerada uma depressão, assim, 
dentro do duto a pressão é negativa. Os ventiladores utilizados em sistemas (VLE) podem ser do tipo 
centrífugo ou axial. Vale lembrar que, como vimos na unidade anterior, os ventiladores centrífugos 
possuem diversas geometrias, ou seja, existem diversos tipos de palhetas ou pás. Dependendo da geo-
metria das pás, o ventilador terá uma eficiência maior e um menor consumo energético.
Os principais equipamentos de limpeza utilizados em sistemas (VLE) são os coletores, as câmaras 
gravitacionais, os ciclones, os filtros de manga, os precipitadores eletrostáticos e os lavadores. Cada 
equipamento possui suas especificidades e aplicabilidades em sistemas de ventilação exaustora local, 
dependendo do caso, cada um dos equipamentos pode ser aplicado de forma mais eficiente na reali-
zação da limpeza do gás exaurido do sistema.
DIÁRIO DE BORDO
108
UNICESUMAR
Como já sabemos que os sistemas de ventilação estão ligados, diretamente, ao nível de poluição do ar 
em determinado local, é interessante estudarmos alguns conceitos a respeito dos poluentes do ar. O ar 
atmosférico é constituído por uma mistura de gases e pequenas quantidades de matérias sólidas em sus-
pensão. Estudos comprovam que o ar atmosférico considerado puro e seco possui, aproximadamente, 
79,00 % de nitrogênio, gases raros e hidrogênio, 20,97 % de oxigênio e 0,03 % de dióxido de carbono.
Em determinado lugar que possui um fluxo de pessoas, estes teores são modificados. Quando es-
tamos nos referindo a localidades onde há a existência de grande número de indústrias poluidoras e 
grande fluxo de veículos, há a alteração dos constituintes do ar, mais especificadamente, aumento na 
porcentagem de dióxido de carbono e diminuição de oxigênio.
O ar também é constituído por pequenas quantidades de poeiras de origem animal, bactérias e 
gases de origem animal ou vegetal. Quando é identificado que a concentração dessas substâncias 
está acima do normal, elas se tornam poluentes ou contaminantes que prejudicam a saúde humana 
e geram danos ecológicos. O ar, juntamente com as partículas sólidas, líquidas e com os organismos 
vivos, forma o que é chamado de aerossol. Os principais tipos de aerossóis poluentes são os fumos, 
as poeiras, a fumaça, as névoas, os pólens das flores, os esporos de fungos, as bactérias e as partículas 
resultantes das queimas de carvão e óleo combustível. Os gases e os vapores que ocorrem em lugares 
de processos industriais também são considerados aerossóis poluentes (MACINTYRE, 1990).
Necessitamos de alguns mecanismos para realizar o controle desses aerossóis, de umidade e tempe-
ratura no ar. Falamos, anteriormente, em insuflação e exaustão em sistemas de ventilação, portanto, é 
necessário entendermos os tipos de insuflação e exaustão em determinado ambiente e o que acontece 
109
UNIDADE 5
com as características físicas do local para estes fenômenos ocorrerem. Quando estamos nos referindo 
à ventilação geral diluidora obtida, mecanicamente, os fenômenos que podem ocorrer no local é a 
insuflação mecânica e exaustão natural, insuflação natural e ventilação mecânica, e, no último caso, 
podemos ter tanto a insuflação quanto à exaustão de formas mecânicas.
Em um sistema de ventilação geral diluidora em que a insuflação é mecânica, e a exaustão é natural, 
um ou mais ventiladores enviam ar do ambiente externo para o ambiente interno ao recinto. Assim, a 
pressão do local se torna maior que a pressão externa, ocasionando, assim, a exaustão, ou seja, a saída do 
ar de forma natural por outras aberturas existentes. Este fato faz com que haja diluição dos contaminantes, 
diminuição da temperatura e arejamento do local. A insuflação mecânica apresenta melhor controle da 
incidência e pureza do ar quando comparada com a insuflação natural (MACINTYRE, 1990).
É necessário que o ventilador esteja bem localizado em uma parede do local, a fim de que a tomada 
do ar exterior seja feita, livremente, e esteja livre de concentração de agentes poluentes. A Figura 2 a 
seguir representa um ambiente que possui um sistema de ventilação geral diluidora por insuflação 
mecânica e exaustão natural. A pressão externa Pe é menor que a pressão interna do ambiente Pr.
Pe Pr Pr > Pe
Figura 2 - Sistema com insuflação mecânica e exaustão natural / Fonte: adaptada de Macintyre (1990, p. 73).
No mesmo sistema de ventilação anterior, ou seja, ventilação geral diluidora, a insuflação pode ocorrer 
de forma natural, e a exaustão, de forma mecânica. Neste caso, há a presença de um ou mais exaustores 
que realizam a remoção de ar do interior para o exterior do local. A exaustão mecânica promove queda 
de pressão do interior do recinto, e, a partir de aberturas, o ar escoa do exterior onde a pressão está 
maior para o interior do local. Esse sistema é mais em conta do que o sistema de insuflação mecânica, 
porém ele somente proporciona controle adequado da qualidade do ar que está entrando no recinto 
se forem utilizados filtros nas entradas de ar (MACINTYRE, 1990).
Descrição da Imagem: a imagem apresenta um sistema de ventilação geral diluidora. Neste caso, o ar está entrando 
no ambiente, por meio de uma máquina de fluxo e saindo do recinto de forma natural.
110
UNICESUMAR
A Figura 3 a seguir apresenta um sistema que contém insuflação natural e exaustão mecânica. Nela, 
conseguimos ver que o ventilador exaustor do tipo axial deve ser instalado na parede oposta à entrada 
de ar e em nível o mais elevado possível em relação ao piso.
Pe Pe
Pr > Pe
Figura 3 - Sistema com insuflação natural e exaustão mecânica / Fonte: adaptada de Macintyre (1990, p. 74).
No caso de sistemas em que a ventilação seja geral diluidora com insuflação e exaustão mecânica, há a 
presença de ventiladores que insuflavam o ar e os ventiladores exaustores que realizam a exaustão do 
ar do local. Nesse sistema, o controle do ar é mais eficiente, proporcionando melhor qualidade do ar 
que entra e do ar que sai. Por utilizar mais equipamentos, este método de ventilação é mais caro que 
os anteriores, porém, como comentado anteriormente, possui eficiência melhor e maiores benefícios 
(MACINTYRE, 1990). A Figura 4 a seguir relata um sistema com insuflação e exaustão mecânica.
Descrição da Imagem: a imagem apresenta um sistema de ventilação que tem a insuflação por meios naturais e 
a exaustão por meios mecânicos, ou seja, o ar entra no ambiente, naturalmente, e sai por meio de uma máquina 
de fluxo.
111
UNIDADE 5
Pe Pe
Figura 4 - Sistema com insuflação e exaustão mecânica / Fonte: adaptada de Macintyre (1990, p. 75).
Caro(a) aluno(a), você imagina quais são os poluentes que há no ar quando tratamosde ambientes 
normais em que possam ser reunidos um número grande de pessoas, como em salas de reuniões e 
auditórios? Neste caso, devemos considerar uma ventilação para dispersar contaminantes produzidos 
pelo homem, ou seja, os odores, a fumaça de cigarros e a quantidade de CO2 exalada dos pulmões pela 
respiração humana.
A Figura 5 a seguir apresenta um gráfico do volume de ar exterior mínimo por pessoa em função 
da quota de volume de recinto por pessoa.
Descrição da Imagem: a imagem ilustra um sistema de ventilação que possui insuflação e exaustão mecânica. 
Assim, o ar entre e sai do ambiente com auxílio de máquinas de fluxo.
112
UNICESUMAR
D
C
B
A
PÉS CÚBICOS DE ESPAÇO POR PESSOA
PÉ
S 
CÚ
BI
CO
S 
PO
R 
M
IN
U
TO
 D
E 
A
R 
EX
TE
RI
O
R 
N
EC
ES
SÁ
RI
O
S 
PO
R 
PE
SS
O
A
40
36
32
28
24
20
16
12
8
4
0
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
Figura 5 - Volume de ar exterior mínimo x volume do recinto por pessoa / Fonte: adaptada de Macintyre (1990, p. 79).
A curva A da Figura 5 representa o volume de ar que uma pessoa precisa para obter oxigênio. A cur-
va B está relacionada com a quantidade de ar necessária para que a concentração de CO2 não atinja 
0,06%. A curva C indica a quantidade de ar para remover os odores do corpo de adultos em repouso, 
e a curva D é acrescentado certa porcentagem estimando que as pessoas não estejam em repouso 
(MACINTYRE, 1990).
Podemos definir que a ventilação geral diluidora faz com que o ar esteja dentro dos padrões admissí-
veis em relação a poluentes e, também, é capaz de reduzir a temperatura do local. Portanto, sabemos que 
o corpo humano libera calor para o ambiente, sendo esta quantidade expressa em Btu h/ ou kcal h/ . 
Temos o calor sensível que é liberado pelas pessoas e o calor latente devido a evaporação do suor das 
pessoas. Devemos analisar as tabelas de calor sensível e de calor latente em relação à temperatura do 
local que estamos analisando (MACINTYRE, 1990). Nessas tabelas, a quantidade de calor sensível 
é denominada Cs e a quantidade de calor latente como Ct . A quantidade total de calor sensível que 
deve ser retirada de determinado recinto é dada pela relação a seguir:
C nCsT s= .
Descrição da Imagem: a imagem representa o gráfico que relaciona volume de ar exterior mínimo em função da 
quota de volume de recinto por pessoa. Percebemos que quanto mais espaço o recinto possuir em relação ao nú-
mero de pessoas no local, menor será a quantidade mínima de entrada de ar exterior.
113
UNIDADE 5
Onde:
CsT = quantidade total de calor sensível (Btu h/ )
n = número de pessoas no recinto
Podemos, também, determinar a vazão de ar necessária para remover o calor sensível pelas seguintes 
equações:
Q
C
t F t F
cfm
Q
C
t C t C
s Btu h
i e
s kcal h
i e
=
−
=
−
( / )
( / )
, ( º º )
[ ]
, ( º º )
1 08
1 08
[[ / min]m3
Onde:
ti = temperatura do ar no interior do recinto
te = temperatura do ar exterior ao recinto
Já a vazão para remover a quantidade de calor latente é dada pela equação a seguir:
Q
C
cfm
t Btu h
( )
( / )
,
=
0 67
Então, estas são as equações em que conseguimos determinar as vazões do ar que o sistema de venti-
lação deve gerar para retirar o calor sensível e latente de um local.
A carga térmica é a quantidade de calor gerada no ambiente por inúmeras situações. Uma das várias 
funções de um sistema de ventilação é suprir a carga térmica para que, no ambiente, se estabeleçam 
condições favoráveis de temperatura. Entretanto, no caso da ventilação geral diluidora com o objetivo 
de reduzir o calor sensível em um ambiente, necessitamos considerar mais alguns parâmetros para 
termos um resultado mais preciso da carga térmica total gerada no recinto.
Segundo Macintyre (1990), para determinarmos o valor da carga térmica total de forma precisa em 
um ambiente, precisamos considerar, além do calor latente e do calor sensível gerado pelas pessoas, o 
calor sensível devido à irradiação solar sobre os vidros e as paredes externas, o calor sensível devido à 
condução pelas paredes, pelos pisos e pelos tetos, os calores sensível e latente do ar exterior pelas por-
tas e janelas, o calor sensível advindo da carga de energia elétrica dos aparelhos de iluminação e seus 
acessórios, o calor sensível decorrentes dos motores elétricos e, por fim, o calor sensível resultante de 
outros tipos de equipamentos existentes no recinto. Todos esses valores de carga térmica resultaram 
na carga térmica total produzida em determinado local, portanto, quando um sistema de ventilação 
para redução de calor sensível é dimensionado, ele deve suprir este valor de carga térmica total.
114
UNICESUMAR
A ventilação diluidora possui menor custo e menor eficiência quando comparada com a ventilação 
local exaustora. Quando nos referimos à ventilação diluidora no ramo industrial, estamos preocupados 
em remover os contaminantes e os poluentes resultantes de processos industriais, como operações 
físico-mecânicas ou químicas que possuem um grau de toxidez não muito elevado. Realizando a re-
moção desses poluentes, a ventilação de odores, calor sensível do corpo humano e a fumaça de cigarros 
estará acontecendo ao mesmo tempo, ou seja, não é necessário analisarmos cada caso, separadamente 
(MACINTYRE, 1990).
O grau de concentração de um poluente em recinto do tipo industrial pode ser determinado pela 
equação a seguir:
C q
Q
=
Onde:
C = grau de concentração de poluente
q = vazão de formação do poluente no recinto (m h3 / )
Q = vazão de ar que entra no recinto (m h3 / )
A concentração de poluente também é fornecida por tabelas. A concentração para líquidos é expressa 
em ppm , e a concentração para poeiras e fumos é expressa em g m/ 3 .
Caro(a) aluno(a), devemos ter em mente que, na prática, não se consegue diluir, perfeitamente, 
um contaminante. Por isso, quando determinamos a vazão de ar puro que deve ser lançada no recinto 
para que haja a diluição dos poluentes, devemos considerar um fator de segurança K . Esse fator pode 
variar de 3 a 10, isso depende da intensidade em que se deseja diluir os contaminantes. A equação a 
seguir expressa a vazão de ar puro que deve entrar no local para que seja realizada a diluição de certa 
concentração de poluente C que possui uma vazão q .
Q K q
C
=
Nos sistemas de ventilação, quando não é possível ou conveniente instalar ventiladores axiais nas 
paredes para insuflar ou remover o ar, podem ser utilizado dutos que possuem canais ou bocas de 
insuflamento ou exaustão para determinado caso específico. Em sistema que possui dutos, normal-
mente, é composto também de um ventilador que produz energia necessária para transportar o 
fluido. Estes equipamentos são capazes de proporcionar um ótimo insuflamento ou captação de ar 
que é necessário ao local, alcançando vazão e velocidade de escoamento satisfatórios para o sistema 
(MACINTYRE, 1990).
115
UNIDADE 5
Quando vamos realizar o dimensionamento de dutos de sistemas de ventilação, ou seja, definir as dis-
posições e características de tubulações para condução de ar, podemos desprezar a compressibilidade 
do ar, pois o ar possui baixa pressão quando passa pelos dutos. Para realizar o dimensionamento preci-
samos nos basear na Equação de Continuidade e na Equação de Bernoulli. A Equação de Continuidade 
permitirá encontrar o valor da vazão ou da velocidade média do escoamento em dutos:
Q SV= .
Onde:
Q = vazão do escoamento (m s3 / )
S = área transversal da seção de escoamento (m2 )
V = velocidade média de escoamento do ar (m s/ )
A equação de Bernoulli representa que quando um fluido escoa entre dois pontos, a e b, a energia do 
fluido no ponto a é igual à do ponto b acrescida da perda de carga no escoamento entre os pontos. A 
partir dessa equação, podemos determinar a energia total H da unidade de peso do fluido escoando 
em uma posição. Assim, temos:
H h p V
g
= + +
g
2
2
 Podemos determinar a perda de carga em dutos de sistemas de ventilação a partir da equação de 
Darcy e Weisbach descritaa seguir:
∆ =






p f l
d
v
g
. . .
2
2
g
Onde:
Dp = perda de carga ( pascal )
l = comprimento do duto (m )
d = diâmetro do tubo (m )
v = velocidade (m s/ )
g = peso específico do ar ou outro gás (kgf m/ 3 )
f = coeficiente de atrito
116
UNICESUMAR
Para determinarmos o coeficiente de atrito f , precisamos saber a rugosidade relativa e
d
 das paredes 
do duto, onde e é a rugosidade absoluta, e d é o diâmetro do tubo. Outra informação que precisamos 
definir é o número de Reynolds expresso pela relação a seguir, onde µ é a viscodidade dinâmica:
R
Vd
µ
y
e
=
Depois que definimos a rugosidade relativa e o número de Reynolds, precisamos utilizar o diagrama 
de Moody (Figura 6), que relaciona estes dois fatores para definir o coeficiente de atrito f .
0,1
0,09
0,08
0,07
0,06
0,05
0,04
f 0,03
0,025
0,02
0,015
0,01
0,009
0,008
Turbulência completa, tubos ásperos
Número de Reynolds Re
Rugosidade, ε
Material ft mm
Ru
go
si
da
de
 re
la
tiv
a 
ε/
D
0,05
0,04
0,03
0,02
0,015
0,01
0,008
0,006
0,004
0,002
0,001
0,0008
0,0006
0,0004
0,0002
0,0001
0,00005
0,00001
Vidro, plástico
Concreto
Madeira
Borracha
Tubos de cobre ou latão
Ferro fundido
Ferro galvanizado
Ferro forjado
Aço inoxidável
Aço comercial
Escoamento
laminar
Zona
critica
Zona de
transição
Escoam
ento lam
inar, f = 64/Re
Tubos lisos
0
0,003-0,003
0,0016
0,000033
0,000005
0,00085
0,005
0,00015
0,000007
0,00015
0
0,9-9
0,5
0,01
0,0015
0,26
0,15
0,046
0,002
0,045 ε/D = 0,00001
ε/D = 0,000005
10� 2(10�) 3 4 5 6 8 10� 2(10�) 3 4 5 6 8 10� 2(10�) 3 4 5 6 8 10� 2(10�) 3 4 5 6 8 10� 2(10�) 3 4 5 6 8 10�
Figura 6 - Diagrama de Moody
Vimos, anteriormente, que a ventilação local exaustora é mais eficiente que a ventilação geral. Portanto, 
existem poluentes e contaminantes que não podem ser dispersos com a utilização de um sistema de 
ventilação geral por possuírem uma alta toxicidade ou, até mesmo, por terem alta concentração em 
determinada aplicação. Por isso, nestes caos, devem ser utilizados sistemas de ventilação local exaustora.
Descrição da Imagem: a imagem refere-se ao diagrama de Moody, o qual é utilizado para determinar o coeficiente 
de atrito f.
117
UNIDADE 5
Abordamos, também, anteriormente, as partes dos sistemas de ventilação local exaustora, sendo elas, 
o captor, o ventilador, a rede de dutos, os equipamentos de limpeza de gás e a chaminé.
Em um sistema de ventilação local exaustora, o ventilador estabelece uma depressão na boca de 
entrada, ou seja, no captor, por isso, a pressão atmosférica que, no momento, possui uma pressão 
mais elevada, concede energia para que o ar contaminado, que está saindo de determinado processo 
qualquer, entre no sistema de dutos, vença as perdas de carga ao longo do duto e das demais curvas 
do sistema e chegue até o equipamento de limpeza de gás. Por fim, após o ar sair do equipamento 
de limpeza, ele escoa até o ventilador, recebendo energia cinética e potencial das pás desta máquina 
de fluxo e, assim, é exaurido pela boca de saída, a chaminé, até atingir a pressão atmosférica fora do 
sistema de ventilação.
Os captores podem ser de vários tipos e muitas formas. Podemos executar projetos de sistemas de 
ventilação local exaustora com captores cilíndricos, captores em forma de bico de pato, captores em 
forma de coifa comum ou clássica, captores em forma de exaustores portáteis, captores em forma de 
coifa de exaustão comum e captores com funda lateral.
Figura 7 - Ventilação local exaustora utilizada na soldagem industrial
Descrição da Imagem: a imagem apresenta um processo industrial de soldagem. Podemos observar o sistema de 
ventilação local exaustora utilizada durante o processo para realizar a exaustão dos gases.
118
UNICESUMAR
Caro(a) aluno(a), portanto, percebemos que existem diversas formas de 
captores, assim como diferentes tubulação, ventiladores e equipamentos 
de limpeza de gás. A escolha certa dos tipos de equipamentos do sistema 
de ventilação local exaustora depende das especificações do projeto e 
da experiência e da expertise do profissional da área.
Os sistemas de ventilação também são muito utilizados na área 
da saúde. A ventilação mecânica pulmonar é extremamente im-
portante e indispensável nos dias atuais. Ela é realizada por meio 
de aparelhos mecânicos que insuflam determinados volumes de 
ar para as vias respiratórias. O ar entra nos pulmões pelo fato de 
ocorrer a geração de um gradiente de pressão entre as vias aéreas 
superiores e o alvéolo. Isso pode ser proporcionado por um sistema 
de ventilação que diminua a pressão alveolar, ou seja, ventilação por 
pressão negativa, ou que aumente a pressão da via aérea proximal, 
isto é, ventilação por pressão positiva (CARVALHO; TOUFEN 
JÚNIOR; FRANCA, 2007).
A ventilação mecânica pulmonar é composta de quatro fases. A 
primeira é a fase inspiratória, na qual o ventilador realiza a insu-
flação pulmonar. A segunda fase é chamada mudança de fase, na 
qual ocorre a transição da fase inspiratória para a fase expiratória. A 
terceira fase é a de expiração, onde é fechada a válvula inspiratória e 
aberta a válvula expiratória, assim a pressão do sistema respiratório 
é ajustada pressão expiratória final comandada pelo ventilador. E 
por fim, ocorre a mudança de fase expiratória para a fase inspira-
tória, onde encerra a expiração e inicia novamente a inspiração e 
um novo ciclo de ventilação pulmonar mecânica (CARVALHO; 
TOUFEN JÚNIOR; FRANCA, 2007).
119
UNIDADE 5
Caro(a) aluno(a), para complementar a nosso aprendizado sobre 
os sistemas de ventilação, convido você para debatermos assuntos 
sobre este tema que é extremamente importante em diversos seg-
mentos. Para acessar, basta ler o QR Code com o seu celular.
120
M
A
P
A
 M
EN
TA
L
Caro(a) aluno(a) de um modo geral, vimos que podemos ter dois tipos de ventilação: a natural e 
a realizada por meio mecânico. Analisamos, também, as aplicações dos sistemas de ventilação 
e a importância destes para os processos industriais e para a saúde das pessoas. Durante a uni-
dade, vimos como é o princípio de funcionamento de um sistema de ventilação, ou seja, como é 
o processo de um sistema, desde a entrada de ar no recinto ou no sistema, até sua saída até o 
um local exterior ao local. Aprendemos sobre os diversos tipos de sistemas de ventilação e suas 
aplicações, além de sempre destacar as partes e os equipamentos utilizados nestes sistemas.
O setor industrial é o grande campo de trabalho para os engenheiros, e sabendo da importância 
de um sistema de ventilação nas indústrias, podemos concluir que o conhecimento e o domínio 
desses sistemas são fundamentais para os engenheiros. Portanto, certamente, você necessitará 
conhecer ou lembrar do que aprendemos nesta unidade quando atuar, profissionalmente.
Vamos supor que, futuramente, você seja o engenheiro responsável por determinado setor em 
uma indústria que contenha um grande número de funcionários. Neste caso, você precisará 
reconhecer se o ambiente contém o sistema de ventilação adequado de acordo com as normas 
regulamentadoras. Também, poderá enfrentar situações em que precise dimensionar um siste-
ma de ventilação para determinado local, assim, precisará escolher os componentes adequados 
para o projeto. Agora, chegou sua vez de exercitar o que aprendeu durante esta unidade. O Mapa 
Mental a seguir destaca os tópicos abordados na unidade. Veja que ele não está totalmente 
completo, portanto, desafio você a preencher os balões que estão em branco. A primeira coluna 
está relacionada com a ventilação geral diluidora. Você deve escrever os tipos de ventilação ge-
ral diluidora nos balões menores e explicar cada uma nos balões maiores. A segunda coluna do 
mapa mental é sobre ventilação local exaustora, assim, você deve citar e explicar a utilidade de 
cada componente utilizado neste tipo de sistema. A última coluna é sobre a ventilação pulmonar, 
portanto, você precisa escrever e explicaras quatro fases do sistema de ventilação pulmonar. 
Todas colunas do Mapa Metal possuem exemplo. Mãos à obra! 
121
M
A
P
A
 M
EN
TA
L
Sistemas de Ventilação
Ventilação geral
diluidora
Insu�ação natural
e exaustão mecânica
Ventilação local
exaustora
Filtros: realiza a limpeza
do ar que entra no
sistema de ventilação
Ventilação
pulmonar
Mudança de fase: ocorre a
transição da fase inspiratória
para a fase expiratória
122
A
G
O
R
A
 É
 C
O
M
 V
O
C
Ê
1. Leia as afirmações a seguir sobre os tipos de ventilação e sistemas de ventilação.
I) A ventilação pode ser natural ou mecânica. Quando nos referimos à ventilação me-
cânica, percebemos que não é necessário um equipamento mecânico para que seja 
realizado o transporte de gás.
II) A ventilação mecânica pode ser dividida em ventilação geral e ventilação local exausto-
ra. A ventilação geral pode ser diluidora. Na ventilação diluidora, muitas vezes, é reali-
zada a insuflação do ar em determinadas partes de um local, por meio de exaustores, 
com o objetivo de haver a troca de ar do ambiente interno com o ambiente externo.
III) Outra estratégia de utilizar a ventilação geral diluidora é, simplesmente, aumentar a 
quantidade de ar em um local com o objetivo de realizar a diluição de um poluente.
IV) Na ventilação natural, é necessário um equipamento mecânico, ou seja, um ventilador 
que realiza o transporte de gás.
É correto o que se afirma em:
a) I e II, apenas.
b) I e IV, apenas.
c) I, II e III, apenas.
d) II e III, apenas.
e) Todas as afirmativas estão corretas.
2. No decorrer da unidade, aprendemos sobre os sistemas de ventilação local exaustora. 
Tendo como base o que estudamos sobre este assunto, faça um esquema parecido 
com o da Figura 1, no qual contenha os componentes de um sistema de ventilação.
3. Os sistemas de ventilação local exaustora são fundamentais em inúmeros processos 
produtivos. Sabendo disso, marque a alternativa correta sobre os sistemas de venti-
lação local exaustora.
a) Os equipamentos que constituem um sistema de ventilação local exaustora são so-
mente os captores e os ventiladores.
b) A ventilação local exaustora possui uma baixa eficiência de controle de poluentes 
quando comparada com os outros sistemas de ventilação.
c) Os captores estão posicionados próximos ao local de emissão de poluentes que são 
exauridos do sistema. Esse componente influencia, diretamente, na vazão, nos custos 
de fabricação, instalação e operação do sistema.
d) A rede de tubos tem o objetivo de filtrar o ar poluído que entra pelos captores.
e) A geometria do ventilador utilizado no sistema de ventilação não possui influencia 
nenhuma no funcionamento do sistema.
123
A
G
O
R
A
 É
 C
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M
 V
O
C
Ê
4. Leia as afirmações a seguir a respeito dos sistemas de ventilação geral diluidora obtida, 
mecanicamente.
I) Os fenômenos que podem ocorrer neste tipo de sistema de ventilação são: insuflação 
mecânica e exaustão natural, insuflação natural e ventilação mecânica e, também, a 
insuflação e exaustão de formas mecânicas.
II) Em um sistema de ventilação geral diluidora em que a insuflação é mecânica e a 
exaustão é natural, um ou mais ventiladores enviam ar do ambiente externo para o 
ambiente interno ao recinto. Assim, a pressão do local se torna menor que a pressão 
externa.
III) No caso de insuflação natural e exaustão mecânica, há a presença de um ou mais 
exaustores que realizam a remoção de ar do interior para o exterior do local. A 
exaustão mecânica promove uma queda de pressão do interior do local.
IV) Nos sistemas que possuem insuflação e exaustão mecânica, o controle do ar é mais 
eficiente, proporcionando melhor qualidade do ar que entra e do ar que sai, porém 
esse é um sistema mais caro, pois possui mais equipamentos.
É correto o que se afirma em:
a) I, apenas.
b) I e III, apenas.
c) I, III e IV, apenas.
d) II, III e IV, apenas.
e) Todas as afirmativas estão corretas.
5. Determine a perda de carga em duto de polipropileno (e m= 0 00015, ) que é utilizado 
em um sistema de ventilação, com 40 centímetros de diâmetro, 23 metros de extensão. 
Esse duto conduz 1,33 m s3 / de ar. Utilize o peso específico e viscosidade cinemática 
do ar a 30ºC ( g =1,1644 kgf m/ -3 ) e ( u = 0,000018648 Pa s. ).
124
M
EU
 E
SP
A
Ç
O
6
Nesta unidade, você terá a oportunidade de aprender sobre as tur-
binas hidráulicas, as quais são máquinas de fluxo essenciais para 
a geração de energia elétrica, por meio de fontes renováveis. Você 
entenderá o funcionamento das Usinas Hidrelétricas e compreen-
derá qual a função das turbinas hidráulicas e das diversas partes 
destes empreendimentos de geração de energia, além de aprender 
sobre os principais tipos de turbinas e suas faixas de aplicação.
Turbinas Hidráulicas
Esp. Pedro Henrique Melo Bottlender
126
UNICESUMAR
Caro(a) aluno(a), nesta unidade, aprendere-
mos sobre as turbinas hidráulicas, máquinas 
de fluxo essenciais para geração de energia 
elétrica, principalmente no Brasil. Mas qual 
a importância e qual a função deste tipo de 
máquina para geração de energia?
A energia elétrica é extremamente impor-
tante no mundo, atualmente, afinal, hoje, o que 
seria de nós sem os equipamentos eletrônicos, 
como computadores, televisões, aquecedores, 
ar-condicionado e outros inúmeros equipa-
mentos que só foram criados graças à ener-
gia elétrica? Sem ela, as indústrias não fun-
cionariam, ou seja, as indústrias alimentícias 
que produzem alimentos e bebidas dos mais 
variados tipos não conseguiriam produzir, as 
indústrias do ramo da construção civil não 
funcionariam, a indústria informacional não 
existiria, as indústrias siderúrgicas e metalúr-
gicas não fabricariam seus produtos, enfim, as 
principais atividades realizadas, atualmente, 
não seriam possíveis de serem executadas.
Portanto, uma das formas de gerar ener-
gia elétrica é a partir da energia das águas, ou 
seja, a partir da energia hidráulica, um tipo 
de energia renovável, que utiliza as energias 
potenciais e cinéticas contidas em rios ou la-
gos. Atualmente, no Brasil, a fonte de energia 
hidráulica corresponde a, aproximadamente, 
63 % de toda a energia elétrica gerada em todo 
o território brasileiro.
 A energia hidráulica, além de ser a grande 
fonte utilizada para geração de energia elé-
trica no Brasil, é fonte de energia renovável, 
ou seja, é considerada fonte de energia limpa, 
renovável a curto prazo, e seus danos ao meio 
ambiente são menores que as fontes de energia 
não renováveis, porém afetam o lugar onde são 
construídas as usinas geradoras.
A máquina de fluxo que estudaremos nesta uni-
dade, ou seja, a turbina hidráulica é um dos compo-
nentes mais importantes de uma usina hidrelétrica, 
sem ela não seria possível realizar a transformação de 
energia hidráulica em energia mecânica. No decorrer 
da unidade, veremos a importância e os princípios 
de funcionamento dessas transformações de energia. 
Caro(a) aluno(a), você imagina como é gerada a 
energia elétrica advinda das fontes hídricas? Como é 
realizado todo o processo de conversão de energia hi-
dráulica em energia elétrica? Quais são os componentes 
que constituem os empreendimento hidrelétricos? De 
que forma esse processo de geração de energia é rea-
lizado para abastecer o nosso país e o mundo com a 
quantidade de energia elétrica suficiente para todos nós?
Se analisarmos o período da Revolução industrial, 
a geração de energia estava, diretamente, ligada à si-
tuação econômica dos países e à qualidade de vida 
dos cidadãos. Com o passar dos anos, a produção 
em massa acarretou problemas ambientais, trazendo 
crescentes preocupações com o meio ambiente, fazen-
do com que a forma de gerar energia seja uma ação 
crucial. Assim, os países que melhor se posicionam 
quanto ao acesso a recursos energéticos de baixo cus-
to e de baixo impacto ambiental ganham vantagens 
comparativas em relação aos outros.
Alguns padrões de produção e consumo de ener-
gia no mundo estão ligados às fontes fósseis, ou seja,petróleo, carvão mineral e gás natural, o que gera 
emissões de gases poluentes, trazendo riscos para o 
suprimento a longo prazo no planeta. Para que isso 
não ocorra, precisamos mudar esses padrões, estimu-
lando as energias renováveis. Nesse sentido, o Brasil 
leva vantagem e apresenta condição favorável por 
ter abundância de fontes hídricas em seu território.
Entre as diversas fontes de energia, no Brasil, 
podemos classificá-las renováveis e não renováveis. 
Hoje, as fontes renováveis de energia representam 
e proporcionam, aproximadamente, 83 % de toda a 
127
UNIDADE 6
energia elétrica gerada em nosso país. Esses 83 
% são divididos em 62,53 % advindos da energia 
hídrica, 9,87 % da energia eólica, 8,72 % da bio-
massa, 1,88 % da energia solar e uma pequena 
quantidade resultante das energias das marés. Já 
as fontes não renováveis são responsáveis por ge-
rar, aproximadamente, 17 % da energia do Brasil, 
sendo 8,55 % provenientes do gás natural, 5,25 % 
do petróleo, 2,05 % do carvão mineral e 1,14 % 
da fonte nuclear.
O Brasil está entre os países que possuem os 
maiores potenciais energéticos hidráulicos do 
mundo, pois possui grandes recursos hídricos 
em seu território. Os estabelecimentos hidrelé-
tricos de pequeno, médio ou grande porte são 
os grandes responsáveis por extrair a energia 
hidráulica e a transformar em energia elétrica.
A usina hidrelétrica de Itaipu, nomeada tam-
bém como Itaipu Binacional por estar localizada 
na fronteira entre o Brasil e o Paraguai, é a maior 
usina hidrelétrica do mundo destinada à geração 
de energia, abastecendo 15% da energia consu-
mida no Brasil e 90% do consumo do Paraguai. 
Em 2016, a usina entrou para a história ao gerar 
103.098 GWh , atingindo o recorde mundial de 
produção de energia elétrica. Se fôssemos fazer 
um comparativo desta produção de energia, ela 
poderia suprir todo o consumo do Brasil por 68 
dias, o consumo da Índia por 38 dias, ou, até mes-
mo, todo o consumo do mundo por 40 horas.
O ano de 2020 foi um dos anos mais secos 
na história da usina de Itaipu, ocasionando 
uma produção de 76.382 GWh . A produção da 
usina é transmitida até os pontos de conexão 
localizados na subestação de Foz do Iguaçu e, 
posteriormente, transmite a energia juntamente 
com a Copel. O controle da operação do sistema 
elétrico é responsabilidade da ONS (Operador 
Nacional do Sistema).
É claro que toda esta energia só é gerada por 
conta dos recursos hídricos presentes em nosso 
país, portanto, a quantidade de energia gerada de-
pende, diretamente, do monitoramento dos rios e 
do clima da Bacia Hidrográfica do Paraná. A água 
que chega na usina de Itaipu é advinda de seis 
estados brasileiros e, também, do Distrito Federal.
No decorrer do capítulo aprenderemos sobre 
os diversos tipos de turbinas utilizadas para gera-
ção de energia elétrica, além de saber diferenciar 
e definir qual o tipo mais indicado para determi-
nada aplicação e empreendimento hidrelétrico.
Existem vários parâmetros que devem ser 
analisados para a escolha do tipo de turbina hi-
dráulica destinada a ser instalada em determinado 
empreendimento hidrelétrico. A facilidade de ope-
ração e de manutenção está entre estes importantes 
critérios a serem considerados, dando-se grande 
relevância à robustez e à confiabilidade da máqui-
na, pois a tendência é de que a usina seja operada 
de modo não assistido na maioria do tempo.
Na escolha da turbina, além dos parâmetros 
técnicos, os quais aprenderemos no decorrer da 
unidade e podemos definir como os mais impor-
tantes para esta determinação do tipo de máqui-
na, devemos analisar a capacidade de imediato 
atendimento, pois, em caso de problemas durante 
o funcionamento, é necessária uma rápida dis-
ponibilidade de peças por parte do fabricante. 
Entretanto os estabelecimentos hidrelétricos que 
abastecem grande quantidade de energia possui-
rão uma equipe especializada que realizará ma-
nutenções nas máquinas e não permitirá a parada 
da geração de energia.
Caro(a) aluno(a), cada tipo de turbina hidráu-
lica possui suas características geométricas e suas 
capacidades de rendimento, isso que torna e defi-
ne qual a máquina mais adequada à determina-
da condição e aplicação em usinas hidrelétricas. 
128
UNICESUMAR
Neste momento, desafio você a pensar em quais 
seriam os possíveis problemas para a geração de 
energia e para a população por conta do mal fun-
cionamento de uma turbina hidráulica em uma 
usina hidrelétrica, como a de Itaipu.
A energia hidrelétrica é considerada energia 
positiva, especialmente nos dias de hoje, quando 
os países buscam fontes renováveis, de baixo cus-
to e que agridam menos o meio ambiente. Essa 
energia é produzida pelas águas dos rios, então, 
há a renovação da fonte de geração. Ela, também, 
é considerada de baixo custo, mesmo com os ele-
vados custos na construção de uma usina hidrelé-
trica e no sistema de distribuição de energia. Po-
rém temos que ter noção das desvantagens deste 
modo de geração de energia que utiliza as turbi-
nas hidráulicas como máquinas fundamentais 
no processo. Podemos citar os desmatamentos 
no local de construção dos estabelecimentos, a 
perda de biodiversidade, impactando, de forma 
negativa, a fauna e flora local, além dos impactos 
sociais que podem gerar, como o deslocamento 
de populações. Mas, afinal, como funciona uma 
usina hidrelétrica?
Podemos citar o reservatório, a barragem, o 
vertedouro, a casa de forças, onde estão localiza-
dos as turbinas e os geradores, a subestação ele-
vadora e a linha de transmissão como as grandes 
partes de uma usina hidrelétrica. O reservatório 
é formado pelo represamento da água de um rio 
pela barragem. Na barragem, a água poderá ter 
duas saídas, o vertedouro e a casa de forças. O 
vertedouro tem a função de controlar o nível da 
água do reservatório, evitando que ela passe por 
cima das demais estruturas.
Quando o grande volume de água é represado 
no reservatório, este possui grande energia po-
tencial que se transformará em energia cinética 
quando deslocada por meio de um canal até che-
gar nas turbinas. A água que está sendo deslocada 
à determinada altura, possui certa velocidade 
que, quando entra em contato com as turbinas, 
realiza a transformação de energia de fluido em 
energia mecânica, ocasionando o movimento de 
rotação da máquina.
A turbina está ligada a um gerador por um eixo 
que, por princípio de indução eletromagnética, 
gerará energia elétrica. A energia elétrica produ-
zida é transmitida até a subestação elevadora, por 
meio de cabos e, posteriormente, repassada até a 
linha de transmissão. Assim, toda a energia elé-
trica produzida entra para o sistema interligado 
nacional, e, assim, aproveitada pelas regiões que 
fazem parte deste sistema. A Figura 1 apresenta as 
grandes partes de uma usina hidrelétrica.
Figura 1 - Grandes partes das usinas hidrelétricas
Agora que você entendeu o funcionamento de 
uma usina hidrelétrica, vamos voltaremos para o 
nosso desafio. Você conseguiu citar quais são os 
problemas ocasionados pelo mal funcionamento 
das turbinas de um empreendimento hidrelétrico?
Primeiramente, devemos entender alguns 
motivos do mal funcionamento destas máquinas. 
Descrição da Imagem: a imagem apresenta as par-
tes de uma usina hidrelétrica, entre elas estão o 
reservatório, a barragem, o vertedouro, a casa de 
forças e a área de transmissão de energia.
129
UNIDADE 6
Como já destacamos, existem diversos tipos de turbinas, e cada uma delas é utilizada em aplicações 
ou usinas hidrelétricas específicas. Portanto, podemos destacar que o primeiro motivo do mal fun-
cionamento das turbinas é a instalação de um tipo incorreto de máquina para certa aplicação. Todo 
o projeto da usina influencia no funcionamento da máquina, ou seja, a turbina é escolhida e dimen-
sionada de acordo com as características do projeto do empreendimento hidrelétrico. Outro motivo 
que pode ocasionar o trabalho incorreto da turbina ou perda de eficiência é a falta de manutenção e 
acompanhamentoda máquina e o fenômeno de cavitação, o qual veremos na Unidade 9.
O grande problema ocasionado pelo mal funcionamento de uma turbina hidráulica é a perda de 
energia gerada pelo empreendimento. Assim, a quantidade de energia gerada é menor que a capaci-
dade de geração, fazendo com que a energia hidráulica não seja bem aproveitada. Se a turbina não 
está realizando um trabalho correto e eficiente, e, consequentemente, uma porcentagem da energia 
hidráulica está sendo perdida, haverá uma grande diminuição da energia elétrica transmitida aos 
centros de consumo. Desta forma, se este problema continua existindo, a energia elétrica que chegará 
em determinadas regiões para uso da população também será comprometida.
Se a máquina está trabalhando de forma inadequada, provavelmente, surgirão problemas nela, ne-
cessitando de manutenções ou, até mesmo, a troca de alguns componentes. A inspeção e a manutenção 
periódica das turbinas e de todas as partes da usina são atividades fundamentais para que a geração 
de energia seja realizada conforme o planejado. Portanto, é necessário que a equipe de profissionais 
que atua no empreendimento seja capacitada e competente.
Em relação à parte técnica de dimensionamento das turbinas, os grandes fatores que influenciam 
a escolha do tipo de máquina para uma aplicação de geração de energia elétrica são a altura de queda 
d’água e a vazão de água que será obtida no projeto de construção do estabelecimento hidrelétrico. 
Portanto, podemos concluir que cada turbina hidráulica possui suas características de funcionamento 
e aplicação. Hoje, no Brasil, existem inúmeros empreendimentos hidrelétricos geradores de energia, 
e cada usina possui o melhor tipo de turbina para as determinadas características físicas. Então, é 
extremamente importante estudar e entender as principais turbinas utilizadas para a transformação 
de energia de fluido em energia mecânica, resultando em geração de energia elétrica, após outros 
processos fundamentais.
DIÁRIO DE BORDO
130
UNICESUMAR
Caro(a) aluno(a), para entendermos a importân-
cia de uma turbina hidráulica, devemos conhecer 
como são, na prática, as usinas hidrelétricas. Uma 
usina hidrelétrica é composta por várias partes, 
como vertedouros, casas de máquinas, tomadas 
d’água, reservatórios, casas de comando, gerado-
res, entre outras, sendo a turbina hidráulica uma 
das máquinas mais importantes em todo processo 
de geração de energia.
Portanto, a turbina hidráulica tem um papel 
extremamente importante na geração de energia 
elétrica do Brasil. Esta, por sua vez, é uma máquina 
de fluxo que pode ser definida como transfor-
mador de energia que utiliza trabalho mecânico, 
ou seja, ela recebe energia de fluido das águas e 
transforma em energia mecânica que acionará um 
gerador, por meio de um eixo. Basicamente, uma 
turbina hidráulica consiste em um sistema fixo hi-
dráulico e em um sistema rotativo hidromecânico, 
o rotor. Este sistema fixo tem a função de direcio-
nar a água que entra em contato com a máquina, já 
o rotor tem a função de transformação de energia.
O sistema fixo de uma turbina é composto por 
três partes: a caixa espiral, tubulação que envolve 
a região do rotor, ficando integrada à estrutura 
civil da usina para distribuir a água, igualmente, 
na entrada da turbina; o pré-distribuidor, com-
posto de dois anéis superiores, entre os quais são 
montados um conjunto de palhetas cuja função é 
direcionar a água para a entrada do distribuidor, 
formado por palhetas móveis que controlam a 
potência da turbina pela regulagem da vazão; e, 
por fim, o tubo de sucção, que nada mais é que 
um duto de saída da água, responsável por desa-
celerar o fluxo de fluido após passar pela turbina, 
devolvendo-a ao rio.
Já a parte móvel da turbina hidráulica é com-
posta pelo rotor e pelo eixo. Nesse ponto, ocorre a 
conversão de energia hidráulica em potência, que 
é transmitida ao eixo, proporcionando torque. O 
rotor possui pás fixas ou móveis, dependendo de 
algumas características da turbina. A Figura 2 a se-
guir apresenta o rotor de uma turbina Francis, a qual 
estudaremos de forma mais aprofundada a seguir.
Figura 2 - Rotor de uma turbina hidráulica Francis
Agora, você aprenderá conceitos fundamentais 
das turbinas do tipo Francis. O inglês James Bi-
cheno Francis emigrou para os Estados Unidos 
para trabalhar como engenheiro de empresas, às 
margens do Rio Marrimac. Seu foco de estudo e 
trabalho eram turbinas hidráulicas, continuando 
o estudo de Samuel Dowd, sobre uma máquina 
de escoamento centrípeta. Seus estudos geraram 
grandes aperfeiçoamentos neste tipo de máquina 
de fluxo, por isso, o nome turbinas Francis. As tur-
binas Francis são turbinas hidráulicas de reação, 
e, nelas, o receptor está localizado, internamente, 
ao distribuidor, assim, a água entra em contato 
com a turbina e a atravessa, ficando de maneira 
constante em contato com o eixo ligado ao rotor 
(MACINTYRE, 1983).
O distribuidor é formado por pás-móveis, as 
quais regulam o volume de água que entra no 
Descrição da Imagem: a imagem apresenta um ro-
tor de uma turbina Kaplan. Nesta Figura, consegui-
mos identificar o perfil aerodinâmico das pás.
131
UNIDADE 6
rotor. Depois que a água entra na turbina e passa pelo rotor ou receptor, ela é conduzida até um canal 
de fuga pelo tubo de sucção. Podemos dizer que as turbinas Francis são, rigorosamente, centrípetas 
pelas forças que agem no processo de passagem do fluido pela máquina. O tubo de sucção também 
pode ser denominado tubo de aspiração ou tubo difusor. O tubo de sucção também tem o objetivo 
de garantir que a água em escoamento seja contínua, desde a saída do receptor, até o nível de água 
no poço. Em turbinas do tipo Francis de médias e grandes dimensões, há, também, a presença de um 
pré-distribuidor, o qual é formado por um composto de pás fixas que regulam o ângulo de entrada da 
água dependendo do rendimento desejado (MACINTYRE, 1983).
Observe a Figura 3, a qual apresenta uma turbina hidráulica do tipo Francis.
Figura 3 - Partes de uma turbina hidráulica Francis / Fonte: Mello Júnior (2000, p. 32).
Na figura apresentada, conseguimos identificar as principais partes de uma turbina Francis. Vimos 
que a água entra pela caixa espiral e entra em contato com as pás do rotor. Neste momento, produz-se 
energia mecânica de movimento do rotor ligado ao gerador por meio de um eixo. Assim, o fluido entra 
de forma radial e é expulso da turbina em uma trajetória axial ao eixo.
Todas as partes das turbinas Francis têm a função de auxiliar, de alguma forma, na transformação de 
energia hidráulica em energia mecânica, sendo este o grande objetivo de todas as turbinas hidráulicas. 
Descrição da Imagem: a imagem apresenta as principais partes de uma turbina do tipo Francis. Identificamos o 
conjunto rotor, o distribuidor, a caixa espiral e o tubo de sucção.
132
UNICESUMAR
Podemos dizer que o rotor é o principal componente da máquina 
que realiza esta conversão de energia hidráulica em energia mecâni-
ca, por meio de forças aplicadas às pás, que resultarão em movimento 
de rotação do receptor e da árvore de rotação. O dimensionamento 
dos rotores Francis pode ser realizado de diferentes maneiras, entre 
os métodos, podemos citar os coeficientes de velocidade e o método 
de M. Bovet (MACINTYRE, 1983).
Precisamos deixar claro que os formatos dos rotores Francis 
mudam para alturas de quedas, vazões e rotações diferentes. Por 
exemplo, um rotor para uma turbina Francis que será utilizada a 
uma altura de queda de 30 metros, girando a 75 rpm, tem geometria 
diferente e dimensões muito maiores do que um rotor utilizado em 
uma turbina que será instalada a uma altura de queda de 450 metros, 
girando a 600 rpm. Com isso, concluímos que, para turbinas com 
dimensões muito grandes para instalações com baixas alturas de 
queda e rotações, não é aconselhável a utilização de turbinas Francis. 
Nestes casos, a melhor alternativa é utilizar turbinas do tipo Kaplan.
Para que a turbina tenhabom rendimento, trabalhe de forma efi-
REALIDADE
AUMENTADA
Turbinas Hidráulicas
Descrição da Imagem: a imagem apresenta o sistema distribuidor de uma turbina Francis. Nela, percebemos que 
o distribuidor possui pás móveis que liberam ou interrompem a passagem de água quando necessário.
ciente e consiga realizar a transformação de energia, é necessário que os formatos das pás sejam di-
mensionados de maneira correta. O projeto das pás de uma turbina envolve vários 
aspectos, entre eles está o estudo do perfil aerodinâmico e formato adequado 
para determinada aplicação e a definição das espessuras das pás, o número de 
pás, as velocidades de entrada e saída do fluido no receptor, entre outros.
Comentamos, anteriormente, que o distribuidor regula a quanti-
dade de fluido que entra no rotor, assim, conseguimos dar a potência 
necessária para produzir certa demanda de energia. Este operador 
é acionado por servomecanismos hidráulicos controlados de for-
ma automática por reguladores de velocidade. As pás ou aletas do 
distribuidor deslocam-se de maneira simultânea com mesmo ângulo, 
realizando movimento de abertura ou fechamento, dependendo da 
quantidade de potência requerida para geração de energia.
O movimento das pás do sistema distribuidor é proporcionado por 
um conjunto de bielas articuladas associadas a um anel de regularização. A 
Figura 8 apresenta um sistema distribuidor de um turbina Francis.
Figura 8 - Distribuidor de uma turbina Francis / Fonte: Macintyre (1983, p. 165).
133
UNIDADE 6
O projeto das pás do distribuidor é mais simples que 
o projeto do rotor. Entretanto devemos considerar 
alguns importantes fatores que influenciam, direta-
mente, na eficiência do distribuidor. Entre estes fato-
res, podemos citar o formato das pás, o número de 
pás, o diâmetro do eixo das pás e o ângulo de saída.
No caso das turbinas Francis, o tubo de sucção 
pode ser reto de forma cilíndrica ou reto de forma 
cônica. No primeiro caso, o movimento de saída 
da água é uniforme, já no segundo caso, o movi-
mento é retardado. Também podemos encontrar 
turbinas sem tubos de sucção, ou seja, neste caso, o 
escoamento de saída do fluido é livre e acelerado. 
A caixa espiral, possui o formato de um caracol 
e tem o objetivo de conduzir a água do conduto 
forçado até o distribuidor (MACINTYRE, 1983).
As turbinas do tipo Pelton foram, primeira-
mente, estudadas por Lester Allen Pelton, que rea-
lizou testes com diversos tipos de pás e, posterior-
mente, patenteou a máquina para uma empresa. O 
distribuidor da turbina Pelton possui formato de 
um bocal composto por uma agulha de regulari-
zação, com o objetivo de gerar um jato cilíndrico 
nas pás do receptor. A agulha está situada, de ma-
neira concêntrica, dentro do distribuidor, então, 
ela é capaz de regular a vazão da água que chega 
até o rotor (MACINTYRE, 1983).
O rotor da turbina Pelton é formado por pás 
em forma de conchas especiais que se encontram 
em um disco ligado a um eixo. Quando o jato de 
fluido entra em contato com as pás, o rotor entra 
em movimento de rotação e, consequentemente, 
aciona o gerador. Outra parte importante deste 
tipo de máquina de fluxo é o defletor de jato, o qual 
tem a função de desviar o fluido das pás quando a 
potência exigida para geração de energia diminui 
rapidamente. O defletor é acionado, pois a agulha 
deve ser movimentada de forma lenta, para que 
não haja acréscimos indesejados de pressão no 
sistema. Em alguns tipos de turbinas Pelton, mais 
especificamente nas de grande potência, ainda há 
um mecanismo que auxilia na frenagem da má-
quina, este chamado bocal de frenagem, gerando 
um jato nas costas das pás quando se deseja parar, 
rapidamente, a máquina (MACINTYRE, 1983).
A Figura 9 a seguir apresenta uma turbina do 
tipo Pelton, em seu local de instalação para geração 
de energia, onde conseguimos visualizar o formato 
de concha das pás do rotor e uma parte do distri-
buidor, local por onde a água chega até o rotor.
Figura 9 - Turbina Pelton instalada para funcionamento
Quando instaladas, as turbinas Pelton podem ser 
acionadas por um, dois, três, quatro ou seis jatos. 
Quanto maior for a potência exigida para a ge-
ração de energia, maior será o número de jatos, 
porém esta é uma questão que pode mudar con-
forme o projeto. Podemos dizer que quanto maior 
for a altura de queda, menor deverá ser os im-
pactos dos jatos sobre a pá por minuto, portanto, 
para alturas de queda muito elevadas, a utilização 
de apenas um jato é a maneira mais adequada de 
funcionamento (MACINTYRE, 1983).
Descrição da Imagem: a imagem apresenta uma tur-
bina Pelton em seu local de operação, sem a parte 
superior da carcaça. Nela, é possível identificar os 
mancais que servem de apoio para o rotor e o eixo.
134
UNICESUMAR
Caro(a) aluno(a), em 1908, quando foi necessária a utilização de turbinas em instalações com bai-
xas alturas de queda e grandes descargas, surgiram as turbinas do tipo Hélice, pelo fato de as turbinas 
Francis não serem viáveis neste tipo de aplicação. O receptor deste tipo de máquina de fluxo possui 
o formato de uma Hélice de propulsão. O distribuidor manteve=se com formato semelhante aos das 
turbinas Francis, tendo a função de proporcionar a descarga apropriada à potência exigida pela rede 
ao gerador, transformar energia potencial em energia cinética e direcionar a velocidade da água na 
entrada do rotor. Entretanto o que diferencia é a distância entre as pás do receptor e do distribuidor, 
sendo que, para as turbinas Hélices, essa distância é maior (MACINTYRE, 1983).
Após alguns estudos feitos pelo Engenheiro Victor Kaplan, em 1912, foi gerado um novo tipo de 
turbina axial, as chamadas turbinas Kaplan. Estas máquinas de fluxo são muito semelhantes às turbinas 
Hélices, porém possuem pás orientáveis como grande diferencial. Assim, os passos das pás do rotor 
desse tipo de turbina mudava de acordo com a exigência de eficiência e potência exigida para geração. 
O ângulo de inclinação das pás desse tipo de turbina são reguláveis por um mecanismo em formato 
de ogiva, comandado por um regular de velocidades (MACINTYRE, 1983). A Figura 10 apresenta 
um rotor de uma turbina Kaplan.
Figura 10 - Rotor de uma turbina Kaplan
Como comentamos anteriormente, o ângulo das pás do rotor é modificado de acordo com o valor 
de descarga exigido, desta forma, o sistema articulado das pás é feito a partir da utilização de uma 
haste que se movimenta no interior do eixo oco da turbina. As pás do distribuidor das turbinas 
Kaplan são conduzidas de forma semelhante aos das turbinas Francis. As pás do distribuidor preci-
sam estar sincronizadas com as pás do rotor, sendo que, nas turbinas Kaplan, as pás do distribuidor 
Descrição da Imagem: a imagem relata o rotor de uma turbina do tipo Kaplan. O rotor possui cinco pás móveis e 
reguláveis, em formato de hélice, para melhorar a eficiência, conforme as características de operação.
135
UNIDADE 6
estão mais afastadas das pás do rotor do que nas 
turbinas Francis.
O tubo de sucção deste tipo de turbina é, tam-
bém, semelhante ao tubo das turbinas Francis. 
Já o caracol pode ter formato com seção trans-
versal circular ou retangular. O caso do caracol 
circular é utilizado para empreendimentos hi-
drelétricos com pequenas capacidades e quedas 
relativamente grandes, já o retangular é usado 
para grandes descarga e menores alturas de queda 
(MACINTYRE, 1983). Observe que, na Figura 
11, conseguimos ver as pás do rotor e as pás do 
distribuidor, sendo estes dois conjuntos reguláveis 
de acordo com a exigência de funcionamento e 
geração de energia em determinado instante.
Figura 11 - Sistema reguláveis das pás das turbinas Kaplan
Descrição da Imagem: a imagem apresenta a região 
interna de uma turbina Kaplan, destacando o rotor, o 
distribuidor, o eixo e a carcaça. Esta ilustração mos-
tra que o sistema de pás do rotor e do distribuidor 
é regulável.
Além de entendermos os principais temas re-
lacionados às turbinas hidráulicas, precisamos 
entendersobre as faixas de aplicação deste tipo 
de máquina de fluxo. Assim, podemos citar 
cinco diferentes tamanhos de estabelecimentos 
hidrelétricos que utilizam turbinas hidráulicas 
como fonte de transformação de energia de 
fluido em energia mecânica, de acordo com a 
potência produzida. São elas:
• Micro centrais: produção de até 100 kW
• Mini centrais: produção de 100 a 1000 kW
• Pequenas centrais: produção de 1000 kW 
a 30000 kW
• Médias centrais: produção de 30000 kW 
a 100000 kW
• Grandes centrais: produção superior a 
100000 kW
Os principais tipos de turbinas hidráulicas uti-
lizados, atualmente, em usinas para geração de 
energia, são as turbinas Kaplan, Francis e Pelton. 
Porém existem outros tipos de turbinas importan-
tes que são utilizadas em outras aplicações. Então, 
no projeto de um empreendimento hidrelétrico, 
podemos definir que a escolha da turbina hidráu-
lica é feita de acordo com a altura de queda, vazão 
de água, rotação e potência do empreendimento 
de acordo com sua estrutura. A Figura 12 apresen-
ta os tipos de turbinas e seus locais de aplicação, 
levando em consideração estes fatores.
136
UNICESUMAR
Figura 12 - Campo de aplicação das turbinas hidráulicas / Fonte: Henn (2012, p. 32).
Portanto, podemos perceber que as turbinas do tipo Kaplan são mais utilizadas em empreendimen-
tos hidrelétricos que possuem grande vazão de água e baixa altura de queda. Já a turbina Francis é 
utilizada onde se consegue obter altas alturas de queda, porém vazões menores. É claro que existem 
outros fatores que influenciam na escolha do tipo de máquina, entretanto podemos classificar estes 
parâmetros como os mais significativos.
Caro(a) aluno(a), observando a Figura 3, conseguimos identificar que existem faixas de vazão, altu-
ras e potências nas quais mais de um tipo de turbina pode ser utilizada. Neste momento, analisaremos 
algumas usinas hidrelétricas em funcionamento no Brasil e quais tipos de turbinas são utilizadas, de 
acordo com as características do local.
Observe a Figura 13 onde apresenta temos a usina hidrelétrica de Itaipu.
H (m)
1800
700
200
60
10
3
1
0,01 0,1 1 10 100 1000 Q(m³/s)
10kW
100kW
1.000kW
10.000kW
100.000kW
1.000.000kW
Turbinas hélice
de Kaplan
Turbinas Michell Banki
Turbinas Dériaz
Turbinas Francis
Turbinas Pelton
Descrição da Imagem: a imagem apresenta o campo de aplicação dos diversos tipos de turbinas hidráulicas. Al-
gumas máquinas são utilizadas em locais com grandes vazões e pequenas alturas de queda, e outras empregadas 
em instalações com pequenas vazões e grandes alturas. Entretanto existem situações em que mais de uma turbina 
pode ser aplicada.
137
UNIDADE 6
Figura 13 - Usina Hidrelétrica de Itaipu
A Usina Hidrelétrica de Itaipu, da qual falamos anteriormente, está localizada no Rio Paraná, no trecho 
de fronteira entre o Brasil e o Paraguai, nos municípios de Foz do Iguaçu e Ciudad del Este, possui 
20 unidades geradoras, ou seja, 20 turbinas hidráulicas do tipo Francis. Cada turbina tem capacidade 
de 700 MW, somando ao todo 14 mil MW de potência. Cada turbina possui vazão nominal de 690 
m s3 / , e a altura de queda obtida no local é de 118,4 metros.
Já a usina hidrelétrica Lajeado utiliza cinco unidades geradoras para geração de energia, ou seja, 
cinco unidades geradoras do tipo Kaplan. Cada turbina possui capacidade de geração de 180,5 MW 
de potência, resultando em uma potência total instalada de 902,5 MW. Cada turbina possui vazão 
nominal de 700 m s3 / . A altura de queda d’água que chega até as turbinas é de 29 metros. Este em-
preendimento está localizado na região hidrográfica do Tocantins/Araguaia, entre os municípios de 
Lajeado e Miracema.
Podemos citar a usina hidrelétrica Governador Pedro Viriato Parigot de Souza como um grande 
empreendimento gerador de energia no Brasil que utiliza turbinas de tipo e está localizada no mu-
nicípio de Antonina, no Paraná. Esta obra conta com quatro unidades geradoras do tipo Pelton, cada 
uma com potência nominal de 62500 kW. A altura de queda é de 740 metros.
Descrição da Imagem: a imagem apresenta a vista superior da usina hidrelétrica de Itaipu, uma das maiores po-
tências geradoras de energia elétrica do mundo. 
138
UNICESUMAR
Em um projeto de turbinas hidráulicas, o primeiro passo a ser dado é determinar o tipo de máquina a 
ser dimensionada, ou seja, qual tipo de turbina será utilizado em certo empreendimento hidrelétrica 
para geração de energia. O método para fazermos esta escolha é encontrar o valor da velocidade de 
rotação específica ( ). Os dados de que precisamos para encontrar a velocidade de rotação específica 
são: vazão, altura de queda e rotação em que o rotor precisará trabalhar. A equação a seguir apresenta 
a relação para a ( ).
n n Q
Y
qa �
� �
103
1 2
3 4
/
/
Onde:
nqa = velocidade de rotação específica (adimensional)
n = rotação do rotor ( rps )
Q = vazão de projeto (m s3 / )
Y = salto energético específico ( J kg/ )
Assim, o salto energético pode ser obtido pela seguinte relação:
Y g h= �
Onde:
g = gravidade (m s/ 2 )
h = altura de queda ( m )
O vídeo a seguir apresenta uma reportagem feita na Usina Hidrelétrica 
de Itaipu. Vamos visualizar as diversas partes desta Usina Binacional e 
seus princípios de funcionamento, as partes internas desta gigantesca 
obra de geração de energia elétrica a partir das forças da água, desta-
cando a construção da estrutura da usina, a barragem, o vertedouro, 
as partes internas às turbinas Francis, entre outros. Portanto, esse 
vídeo dará a você uma visão interessante sobre as turbinas hidráulicas e como é realizada 
a geração de energia elétrica em grande escala.
Para acessar, use seu leitor de QR Code.
https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/9804
139
UNIDADE 6
Portanto, após calcularmos o valor da velocidade de rotação específica, devemos analisar a Tabela 
1 para determinarmos o tipo de turbina ou de máquina de fluxo para determinada aplicação:
Turbina hidráulica Pelton nqa = 5 a 70
Turbina hidráulica Francis Lenta nqa = 50 a 120
Turbina hidráulica Francis Normal nqa = 120 a 200
Turbina hidráulica Francis Rápida nqa = 200 a 320
Turbina hidráulica Michell-Banki nqa = 30 a 210
Turbina Dériaz nqa = 200 a 450
Turbina Kaplan e Hélice nqa = 300 a 1000
Turbina a vapor e a gás com admissão par-
cial nqa = 6 a 30
Turbina a vapor e a gás com admissão total nqa = 30 a 300
Bomba de deslocamento positivo nqadas máquinas de fluxo. Também entenderá 
as diferenças entre cada tipo de máquina de fluxo e como elas são 
classificadas de acordo com determinados parâmetros. Além disso, 
você compreenderá como estes equipamentos são utilizados na 
indústria e nos demais ramos.
Princípios de 
Máquinas de Fluxo
Esp. Pedro Henrique Melo Bottlender
14
UNICESUMAR
Você já se perguntou como funciona a parte mecânica de uma máquina de fluxo? Antes de responder 
a esta questão, você sabe quais são as máquinas de fluxo existentes e quais as funções delas? Posso 
lhe adiantar que este tipo de equipamento mecânico é essencial para você e para que ocorram várias 
atividades de sua rotina enquanto futuro(a) engenheiro(a). Além disso, você já deve ter a compreensão 
de que essas máquinas de fluxos são utilizadas em hidrelétricas, não é mesmo?
Nas Usinas Hidrelétricas, a grande quantidade de energia elétrica gerada só é possível graças à uti-
lização da força da água como fluido de trabalho e pela existência das chamadas Turbinas Hidráulicas. 
Estas são um dos tipos de máquinas de fluxo de grande valor para a população.
A energia hidrelétrica é uma energia considerada muito positiva, principalmente nos dias atuais, 
quando se buscam fontes cada vez mais limpas, ou seja, fontes renováveis, com o custo de produção 
mais baixo e que agridam menos o meio ambiente. Portanto, esta é considerada uma fonte renovável 
de energia, pois é produzida pela água dos rios, podendo dizer que há uma renovação da matéria-pri-
ma utilizada como fonte. Porém a geração de energia por meio das usinas também tem seus aspectos 
negativos, por exemplo, os desvios das águas dos rios, os desmatamentos que são necessários para 
as construções das represas, o deslocamento de animais, os impactos na fauna e na flora local e os 
impactos sociais.
Você percebeu, no entanto, que estamos fazendo o caminho inverso? Antes de qualquer máquina, 
precisamos compreender como funciona uma represa e o represamento. Vamos lá? Primeiramente, é 
necessário fazer o represamento da água do rio ou de uma parte dele a partir da construção de uma 
barragem. No Brasil, as represas são, em geral, bem grandes, isso com o objetivo de assegurar a produ-
ção de energia nos períodos mais secos. O nível da água nesta barragem é controlado pelas comportas, 
então, elas são abertas ou fechadas com base na necessidade do nível das represas. Este fluxo de água 
que estava controlado a certa altura na represa é colocado em movimentos com determinada vazão e 
velocidade até que atinjam e entrem em contato com as turbinas hidráulicas.
Pela força da água, as turbinas movimentam-se, gerando energia mecânica. Essas turbinas estão 
ligadas a geradores, por meio de eixos, fazendo com que eles entrem em movimento e façam a trans-
formação de energia mecânica em energia elétrica. A partir disso, a energia elétrica é lançada em uma 
rede de distribuição e chega até as nossas casas.
15
UNIDADE 1
Figura 1 - Central Hidrelétrica em funcionamento
Agora, observaremos algumas aplicações das máquinas de fluxo na prática, ou seja, em nosso meio 
ou em algumas situações no ramo da engenharia.
Caro(a) aluno(a), pretendo, neste momento, analisar uma situação real para dois diferentes tipos 
de máquinas de fluxo. Primeiramente, compreenderemos, na prática, as turbinas, assim, entendere-
mos melhor o que este tipo de equipamento fornece para nós. Olhe ao seu redor, talvez você esteja 
utilizando um computador. Ele precisa de energia, ou seja, mesmo sendo um aparelho portátil, por 
exemplo, um notebook, ele, em algum instante, precisa de energia.
Descrição da Imagem: na imagem, temos uma represa com suas comportas abertas cuja intenção é dar vazão à 
água para regular o nível da água represada em um reservatório chamado barragem.
16
UNICESUMAR
A Televisão que você assiste também é dependente desta energia. O chuveiro com o qual você toma 
banho também é dependente de energia. Então, pode-se dizer que, nos dias atuais, a energia é funda-
mental na vida do ser humano. Correto? 
No Brasil, grande parte da energia elétrica é advinda das fontes hidráulicas, ou seja, das Usinas Hi-
drelétrica, e pense, agora, como tudo é possível. Anteriormente, dávamos início a uma conversa sobre 
o funcionamento dessas usinas, mas, agora, pense como são construídas essas potências de geração. 
Com base no que já foi dito, elabore uma lista das partes que você acredita serem necessárias para o 
funcionamento e a geração desta energia. Não deixe de anotar, em seu Diário de Bordo, a sua lista. Leve 
em conta que uma usina de geração de energia elétrica a partir das forças da água só funciona se existir 
Caro(a) aluno(a), é fato que, na escolha do tipo de turbina hidráulica, é preciso analisar o tamanho 
do empreendimento, a capacidade de fluido que vai escoar através das turbinas hidráulicas e que a 
eficiência da máquina deve ser a maior possível, ou seja, devemos sempre tentar extrair e atingir o 
maior e melhor funcionamento da máquina. Veja, precisamos de um entendimento a respeito do tipo 
de máquina, do seu funcionamento e do local de instalação. Vamos entender um pouco sobre o que 
necessitamos para realizar o desafio proposto. 
Primeiramente, precisamos saber que uma turbina faz a transformação de energia de fluido em 
energia mecânica ou trabalho. Ou seja, a água do rio é nosso recurso inicial para produzir energia 
elétrica, por meio de uma usina hidrelétrica, utilizando turbinas hidráulicas. Então, o primeiro fator 
envolvido a ser analisado é as propriedades de escoamento do fluido, isto é, da água do rio que está 
escoando através da turbina.
Para isso, também é importante termos noção de que as usinas hidrelétricas podem ser de grande 
ou de médio e pequeno porte. Um dos fatores que define este critério é a potência capaz de ser gerada 
no local. Portanto, podemos dizer que temos micro centrais hidrelétricas, pequenas centrais hidrelé-
tricas, médias centrais hidrelétricas e grandes centrais hidrelétricas.
A partir destas abordagens, podemos definir que os dois grandes fatores que definem o tipo de 
turbina para determinada aplicação é a altura da queda da água do rio, sendo esta ocasionada pelo 
represamento ou reservatório a montante, e a vazão de água deste rio que pode ser utilizada e que 
chegará até a turbina.
Sendo assim, no decorrer desta unidade, você verá quais são os principais tipos de turbinas e as 
aplicações específicas de cada uma, especificando qual a diferença de cada máquina e por que suas 
características e suas formas mudam quando há variadas usinas. Além disso, aprenderá como as di-
versas máquinas de fluxo são classificadas.
17
UNIDADE 1
Figura 2 - Ilustração das partes internas de uma turbina hidráulica
Descrição da Imagem: a imagem apresenta as partes internas de uma turbina hidráulica. O rotor é movimentado 
pela força da água e por ser ligado a um eixo central e proporciona a movimentação do eixo que está ligado a um 
gerador.
18
UNICESUMAR
Caro(a) aluno(a), você sabe como as máquinas de fluxo começaram? Desde a Antiguidade, a situação 
econômica dos países e a qualidade de vida das populações sempre estiveram fortemente ligadas aos 
meios de geração de energia, ou seja, a forma como poderia ser utilizada a energia armazenada nos 
fluidos. Estas questões eram fundamentais para o desenvolvimento da humanidade da época. Há mi-
lhares de anos, na Mesopotâmia, sistemas de irrigação já eram utilizados, pois os povoados precisavam 
de recursos para abastecer plantações utilizadas como insumos de sobrevivência.
Segundo Verde (2018), os dois principais mecanismos utilizados para estes fins eram as rodas 
de Noriá (1000 a.C.), representadas pela Figura 3, e os parafusos de Arquimedes (250 a.C), Figura 
4, sendo estas duas invenções de extrema importância para a vida dos povoados. Seus princípios de 
funcionamento eram de elevar a água até a certa altura para poder transportá-la por grandes distâncias, 
irrigando suas terras de cultivo.
Figura 3 - Roda de Noriáfundamentais em atividades que envolvem transformações 
de energia a partir de turbinas hidráulicas. Alterar o curso de um rio movendo milhares de metros 
cúbicos de terra e rocha para proporcionar um desvio de água que chegará até as turbinas hidráulicas 
de uma usina é uma atividade que exige planejamento estratégico e da forma mais sustentável possível.
Na parte da construção, milhares de metros cúbicos de concreto são calculados para implementa-
ção das partes das usinas, além da grande proporção de ferro e aço utilizada. Na usina de Itaipu, por 
exemplo, foram instaladas duas usinas de concreto dentro da planta para dar conta da produção ne-
cessária. O transporte de material para o local de construção de usinas hidrelétricas mobiliza grandes 
planejamentos de tráfego.
Diversas atividades são direcionadas ao trabalho de engenheiros para o bom funcionamento deste 
tipo de obra e, consequentemente, produção de energia para a população. O conhecimento sobre as tur-
binas hidráulicas é fundamental, pois cada máquina possui determinada eficiência e faixa de aplicação. 
O projeto e a escolha da turbina correta para determinado empreendimento hidrelétrico são atividades 
imprescindíveis aos engenheiros mecânicos. O controle da manutenção, funcionamento, vistoria dos 
equipamentos das usinas são responsabilidade e devem estar sob o domínio dos engenheiros.
 Portanto, várias atividades que proporcionam a geração de energia por meio de turbinas hidráu-
licas fazem parte da vida profissional de engenheiros que atuam nesta área. Os impactos ambientais 
também é outro tema extremamente importante para análise de construções de geração de energia. 
Vimos que a turbina hidráulica é o principal componente para transformação de energia, portanto, 
os profissionais da área devem ter conhecimento avançado dessas máquinas de fluxo.
141
M
A
P
A
 M
EN
TA
L
Caro(a) aluno(a), analise a lista de tópicos a seguir sobre o que estudamos nesta unidade. Estes 
são os principais temas gerais nos quais focamos nosso aprendizado sobre Turbinas Hidráulicas.
Durante esta unidade, além de aprender sobre os principais tipos de turbinas hidráulicas utiliza-
das para transformação de energia de fluido em energia mecânica, com o objetivo de geração de 
energia elétrica, aprendemos sobre os locais de instalação desse tipo de máquina, ou seja, como 
funciona o processo de geração de energia em uma Usina Hidrelétrica.
Portanto, agora é com você. Destaque os principais temas abordados nesta unidade, de forma 
semelhante ao que está apresentado. Após destacar os tópicos que você aprendeu e com base 
no seu conhecimento até o momento, faça um pequeno texto sobre a geração de energia elétrica 
em usinas hidrelétricas no Brasil.
Energia Hidráulica – Uma fonte renovável de energia
Utilização das turbinas Hidráulicas em Usinas Hidrelétricas
Geração de energia elétrica
Princípios de funcionamento de Usinas Hidrelétricas e suas partes
Tipos de turbinas Hidráulicas: Francis, Pelton Kaplan e Hélice
Escolha de Turbinas Hidráulicas para Empreendimentos Hidrelétricos
142
A
G
O
R
A
 É
 C
O
M
 V
O
C
Ê
1. Leia e analise as afirmações a seguir a respeito das fontes de energia do Brasil:
I) As fontes de energia do Brasil são classificadas em fontes de energia renovável e 
não renovável.
II) A maior parte da energia elétrica do Brasil é gerada por fontes de energia não re-
nováveis.
III) Entre as fontes de energia renovável do Brasil, a mais utilizada para geração de 
energia elétrica é a fonte hídrica.
IV) Fazendo uma comparação mundial entre os países em relação à geração de energia 
elétrica, por meio da energia hidráulica, o Brasil deixa muito a desejar. 
É correto o que se afirma em:
a) I, apenas.
b) I e III, apenas.
c) I, II e III, apenas.
d) III e IV, apenas.
e) Todas as afirmativas estão corretas.
2. Observe a figura seguinte, a qual apresenta as principais partes de uma usina hidrelé-
trica.
143
A
G
O
R
A
 É
 C
O
M
 V
O
C
Ê
Figura 14 - Esquema de uma usina hidrelétrica para geração de energia
Baseado na figura apresentada, cite e explique a função de cada uma das principais partes da 
usina hidrelétrica que você consegue identificar.
Descrição da Imagem:a imagem relata um esquema de geração de energia em uma usina hidrelétrica, 
onde a energia gerada pelas turbinas impulsionadas pela água percorre por fios até chegar nas casas.
144
A
G
O
R
A
 É
 C
O
M
 V
O
C
Ê
3. Marque a alternativa correta sobre as turbinas hidráulicas.
a) As turbinas hidráulicas podem ser definidas como uma máquina de fluxo que atua como 
um transformador de energia que utiliza energia elétrica para gerar energia mecânica.
b) Normalmente, uma turbina hidráulica é composta somente por um sistema rotativo 
hidromecânico denominado rotor.
c) O tubo de sucção é uma parte fundamental das turbinas hidráulicas, ele é um duto 
de saída responsável por desacelerar o fluxo da água, após passar pela turbina, de-
volvendo-a ao rio.
d) O distribuidor é uma das partes das turbinas hidráulicas, este é formado por palhetas 
sempre fixas, que controlam a potência da turbina pela regulagem da vazão.
e) A parte móvel da turbina hidráulica é composta pelo rotor e pelo eixo. Nesse ponto, 
ocorre a conversão de energia mecânica em energia de fluido.
4. Leia as afirmativas a seguir sobre o que foi tratado nesta unidade e marque (V) para 
as afirmativas verdadeiras e (F) para as afirmativas falsas.
 ) ( De acordo com a potência produzida, podemos classificar as pequenas centrais hi-
drelétricas quando a produção se encontra na faixa de 1000 kW a 30000 kW.
 ) ( A escolha da turbina hidráulica certa para determinado empreendimento hidrelétrico 
é feita com base nos dados de altura de queda, vazão, rotação e potência.
 ) ( As turbinas do tipo Kaplan são mais utilizadas em casos com pequena vazão de água 
e grandes alturas de queda.
 ) ( As turbinas do tipo Francis são mais utilizadas em casos de pequena vazão de água 
e grandes alturas de queda.
 ) ( Uma das maiores usinas hidrelétricas do Brasil é a Usina Hidrelétrica de Itaipu. Nela, 
são utilizadas 20 turbinas hidráulicas do tipo Pelton para transformação de energia 
hidráulica em energia mecânica.
 ) ( As turbinas Francis são máquinas de fluxo de reação, e, nelas, o receptor fica localizado, 
internamente, ao distribuidor.
Marque sequência correta sobre as afirmações apresentadas.
a) V, V, V, F, V, V.
b) F, V, F, V, F, V.
c) V, V, F, F, F, V.
d) V, V, F, V, F, V.
e) F, F, V, F, F, F.
145
A
G
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A
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Ê
5. Leia e analise as afirmações a seguir sobre os tipos de turbinas hidráulicas:
I) Nas turbinas do tipo Francis, as pás ou aletas do distribuidor deslocam-se de ma-
neira a proporcionar a quantidade correta de água que entra no rotor, dependendo 
da quantidade de potência requerida para geração de energia. O movimento das 
pás do sistema distribuidor é proporcionado por um conjunto de bielas articuladas 
associadas a um anel de regularização. 
II) No caso das turbinas Francis, o tubo de sucção pode ser reto de forma cilíndrica ou 
reto de forma cônica. No primeiro caso, o movimento de saída da água é uniforme, 
já no segundo caso o movimento é retardado.
III) O rotor da turbina Pelton é formado por pás em forma de conchas especiais que se 
encontram em um disco ligado a um eixo. Quando o jato de fluido entra em contato 
com as pás, o rotor entra em movimento de rotação e, consequentemente, aciona 
o gerador.
IV) O ângulo das pás do rotor das turbinas Kaplan são modificados de acordo com o 
valor de descarga exigido, desta forma, o sistema articulado das pás é feito a partir 
da utilização de uma haste que se movimenta no interior do eixo oco da turbina.
É correto o que se afirma em:
a) I e II, apenas.
b) II e IV, apenas.
c) II, III e IV, apenas.
d) I, II e III apenas.
e) Todas as afirmativas estão corretas.
6. Determine o tipo de turbina hidráulica que deve ser utilizada em um empreendimento 
hidrelétrico cuja alturade queda é de 120 metros, a vazão é de 150 m s3 / , sendo que 
a máquina deve trabalhar a 150 rpm.
146
M
EU
 E
SP
A
Ç
O
Nesta unidade, você terá a oportunidade de aprender sobre as bom-
bas de deslocamento positivo, as quais são máquinas de extrema 
importância em diversos processos e aplicações. Você conseguirá 
distinguir as diferenças entre os diversos tipos de bombas de des-
locamento positivo e seus locais de aplicação, além de entender 
seus princípios de funcionamento.
Bombas de 
deslocamento positivo
Esp. Pedro Henrique Melo Bottlender
7
Caro(a) aluno(a), anteriormente, você aprendeu 
sobre as bombas centrífugas, as quais são má-
quinas de fluxo extremamente importantes para 
várias aplicações. Podemos destacar sua utilida-
de na irrigação de lavouras, em equipamentos de 
grande vazão de água, na construção civil para o 
transporte de água entre reservatórios e distri-
buição em casas e edifícios, entre outras várias 
utilidades práticas.
Agora, neste estudo, aprenderá sobre outro 
tipo ou outra classificação das bombas, as de-
nominadas bombas de deslocamento positivo. 
Você imagina qual a utilidade dessas máquinas 
de fluxo? Saberia dizer onde podemos utilizar 
as bombas de deslocamento positivo? Quais as 
classificações que fazem parte desse tipo de bom-
ba de deslocamento de fluido? Como ocorre a 
transformação de energia e o funcionamento 
destas máquinas? O que difere as bombas de 
deslocamento positivo das bombas centrífugas? 
Para que tipo de fluido são utilizadas? Todas es-
tas perguntas são importantes e serão desvenda-
das ao longo desta unidade.
Vamos pensar em uma indústria de produção de 
biogás. Sabemos que o ele é produzido por uma série 
de produtos, entre eles produtos recicláveis, e que a 
densidade deste composto é maior que a densidade 
da água. Mas o que as bombas de deslocamento po-
sitivos têm a ver com a produção de biogás? Qual a 
função dessa máquina neste processo? 
As bombas de deslocamento positivo também 
podem ser denominadas bombas volumétricas. 
Quando comparadas às bombas centrífugas, 
podemos dizer que este tipo de máquina é mais 
eficiente para o transporte de fluido com maior 
viscosidade, ou seja, fluidos mais densos que a 
água. Portanto, em aplicações industriais, as bom-
bas volumétricas são bastante utilizadas para o 
transporte de fluidos viscosos. 
 Você já ouviu falar nas indústrias de petró-
leo e gás? E nas indústrias químicas? Estas são 
grandes potências do nosso país, que possui re-
servas abundantes destes produtos. Assim, cita-
mos as bombas de deslocamento positivo como 
máquinas importantes no processo de transporte 
desse tipo de produtos nestas indústrias.
A máquina que estudará nesta unidade, ou seja, 
as bombas de deslocamento positivo são equi-
pamentos mecânicos importantes para diversas 
aplicações em indústrias. Portanto, não temos so-
mente um modelo dessas máquinas, muito pelo 
contrário, encontramos no mercado vários tipos 
de bombas volumétricas.
Caro(a) aluno(a), saber realizar a escolha do 
equipamento certo para determinada aplicação 
é extremamente importante para a eficiência e o 
funcionamento de um processo de transporte de 
fluido viscosos. Pensando em aplicação industrial, 
você imagina quais são os principais tipos de bom-
bas volumétricas?
As indústrias estão entre as atividades mais 
importantes do mundo e, hoje, representam a 
modernidade, após os acontecimentos das revo-
luções industriais. De uma forma geral, podemos 
classifica-las como atividades transformadoras. 
Podemos citar as indústrias de bens de produção 
extrativas ou transformadoras de energia, como 
as siderúrgicas e petrolíferas, as indústrias de bens 
de capital, ou seja, as que produzem máquinas e 
equipamentos, as indústrias de bens de consumo 
que produzem mercadorias para o consumidor 
e as indústrias de construção civil. Mas de que 
forma as indústrias estão ligadas às bombas de 
deslocamento positivo?
Podemos dizer que, praticamente, todas as in-
dústrias utilizam um tipo de bomba em algum de 
seus processos de transformação, tendo determi-
nada função e utilidade. Além das empresas que 
148
UNICESUMAR
produzem bombas de deslocamento positivo, a maioria das outras indústrias também usam essas 
máquinas de alguma outra maneira.
Portanto, as bombas de deslocamento positivo são utilizadas em diversos segmentos. Agora, vamos 
pensar na indústria agrícola, os tratores, ou outras máquinas agrícolas, como adubadoras, pulveriza-
doras, colhedeiras, plantadeiras, todas utilizam máquinas do tipo bombas de deslocamento positivo 
para seu funcionamento. Um exemplo de utilização deste tipo de máquina é na parte hidráulica dos 
tratores, onde se utilizam bombas para a movimentação de componentes a partir da energia de fluido.
Com isso, podemos entender que as bombas volumétricas são utilizadas para realizar movimentação 
em fluidos viscosos e, consequentemente, produzir trabalho de alguma forma. É claro que, de acordo 
com cada aplicação, é necessário que o tipo de bomba a ser utilizada seja adaptada para a determinada 
atividade. Assim, é interessante ressaltar a importância da escolha correta do equipamento utilizado, 
ou seja, devemos analisar sempre a capacidade volumétrica da bomba, as folgas de cada modelo, os 
mancais de rolamentos, os canais de lubrificação, entre outros fatores.
Como você já estudou e aprendeu sobre o funcionamento das bombas centrífugas, desafio você a 
pensar em como é o funcionamento das bombas volumétricas, ou seja, quais as etapas que ocorrem 
para o fluido ter um deslocamento positivo neste processo. Falamos em algumas aplicações das bom-
bas volumétricas, mas, também, desafio você a tentar pensar e definir algumas outras utilidades desse 
tipo de equipamento. Uma dica: pense em algumas aplicações que poderíamos ter para deslocar um 
fluido de forma positiva. 
Nas unidades anteriores, vimos que as bombas centrífugas estão sendo utilizadas cada vez mais no 
bombeamento de líquidos, no ramo da construção civil. Por outro lado, as bombas de deslocamento 
positivo vêm dominando, de forma exclusiva, as aplicações de controle e as transmissões hidráulicas. 
Podemos explicar este fato, pois, nas bombas centrífugas, a vazão de líquido recalcado varia conforme 
a pressão na tubulação de descarga, já nas bombas de deslocamento positivo, o recalque é feito em 
quantidade definida e invariável de líquido, não dependendo da pressão do sistema para dada rotação 
do motor de acionamento. Ou seja, a vazão de líquido nas bombas de deslocamento positivo não varia 
como nas bombas centrífugas, assim, a quantidade de fluido que entra na bomba, sairá na mesma 
proporção, caracterizando o deslocamento positivo desse tipo de máquina.
Você entendeu esta grande diferença? Podemos imaginar esta situação pensando na função de cada 
equipamento. Pensando nas bombas centrífugas, você aprendeu que servem para deslocar fluido de 
um reservatório para outro, portanto, a vazão pode variar conforme a necessidade. Pensando, agora, 
nas bombas de deslocamento positivo, em aplicações específicas, elas são utilizadas para realizar a 
movimentação de componentes hidráulicos por movimentação de fluido pressurizado. 
Caro(a) aluno(a), você deve ter percebido que existe mais de um tipo de bomba de deslocamento 
positivo. Nas próximas sequências da unidade, aprenderá quais são os tipos de bombas volumétricas 
mais utilizadas nos diversos ramos industriais. Aprenderá, também, sobre os princípios de funciona-
mento de cada tipo de bomba e, consequentemente, as partes desses tipos de bombas.
149
UNIDADE 7
Uma bomba de deslocamento positivo é considerada uma máquina geratriz que realiza o transporte 
ou escoamento de determinado fluido no estado líquido. O objetivo deste tipo de máquina é realizar 
a transformação do trabalho mecânico que recebe para seu funcionamento, por meio de alguma fonte 
como a elétrica, em energia de fluido, ou seja, a máquina transfere energia para o líquido, modificando 
sua pressão e velocidade (MACINTYRE,1987). Mas, afinal, como ocorre a transformação de energia 
nas bombas de deslocamento positivo? 
Estas máquinas possuem um elemento externo em forma de câmara, que, em seu interior, contém 
um agente impulsionador, que, em contato com o líquido, promove seu deslocamento ou escoamento 
por proporcionar mudança em sua pressão. Por conta disso, este fenômeno proporciona as condições 
necessárias para que o escoamento chegue até a bomba, por meio da tubulação de aspiração, passe 
pela bomba e, consequentemente, saia até o local de utilização, por meio da utilização de recalque 
(MACINTYRE, 1987).
Observe a Figura 1, que apresenta uma bomba de deslocamento positivo de êmbolo.
DIÁRIO DE BORDO
150
UNICESUMAR
Figura 1 - Trajeto do fluido em uma bomba de êmbolo / Fonte: 
Macintyre (1987, p. 38).
A Figura 1 apresenta uma das características mais 
importantes das bombas volumétricas, revela que 
a partícula de líquido que está em contato com o 
agente impulsionador que transfere energia para 
o fluido tem a mesma trajetória que o ponto deste 
agente, que está em contato, nesse caso, com o pon-
to do êmbolo da bomba (MACINTYRE, 1987).
Percebemos, na Figura 1, que determinada 
partícula líquida representada pela letra a, possui 
o mesmo trajeto que o ponto b do êmbolo em que 
está em contato. Neste caso, a trajetória do líquido 
e do êmbolo são retilíneas e iguais, porém a traje-
tória dos líquidos que entram em contato com o 
elemento impulsionador pode ter outro formato, 
b
a
c
0 1
Descrição da Imagem: a imagem apresenta o traje-
to do fluido em uma bomba de êmbolo. Ela recebe 
este nome, pois o agente impulsionador tem o for-
mato de um êmbolo. A partícula fluida possui uma 
trajetória retilínea. 
dependendo do tipo de bomba de deslocamento 
positivo. Observe a Figura 2 a seguir, mostrando a 
trajetória de um líquido passando por uma bom-
ba volumétrica do tipo engrenagem.
Figura 2 - Trajetória do fluido em uma bomba de engrenagem 
/ Fonte: Macintyre (1987, p. 39).
Na Figura 2, percebemos que, na bomba de engre-
nagem, a partícula fluida a, que entra por meio da 
tubulação na bomba, tem a mesma trajetória que o 
ponto b, representado pelo dente da engrenagem. 
Neste caso, a trajetória tem formato circular den-
tro da bomba, ou seja, cada tipo de bomba volu-
métrica proporciona uma trajetória característica 
para o fluido no interior da máquina.
Para Henn (2012), a transferência de energia 
ao líquido também ocorre pelo contato direto de 
um mecanismo impulsionador, como um êmbolo 
ou pistão, um parafuso, um dente de engrenagem, 
um lóbulo, uma palheta ou uma membrana. Estes 
elementos provocam o escoamento de determi-
nado volume de líquido para a região da tubula-
ção de recalque, ou seja, para onde o fluido deve 
chegar para ser utilizado. Henn (2012) também 
a
b
0 1
Descrição da Imagem: a imagem apresenta o tra-
jeto do fluido em uma bomba de engrenagem. Ela 
é composta por duas engrenagens que realizam o 
movimento de rotação. 
151
UNIDADE 7
afirma que, para pressões elevadas e baixas vazões, 
isto é, pressões acima de 100 Mpa e vazões me-
nores que 5 m h3 / , devemos utilizar as bombas 
volumétricas. Isso determina se a utilização das 
bombas de deslocamento positivo estão dentro 
da faixa de valores de velocidade de rotação es-
pecífica, nqaParafuso
Lóbulos
Palhetas
Descrição da Imagem: a imagem apresenta a classificação das bombas de deslocamento positivo. Elas são divididas 
em alternativas e rotativas. As bombas alternativas podem ser de pistão e diafragma. Já as bombas rotativas podem 
ser de engrenagens, parafusos, lóbulos e palhetas.
153
UNIDADE 7
respectivamente. Já nas bombas rotativas, o líquido é movimentado pela transferência de energia ou 
forças de uma ou mais peças que possuem um movimento de rotação. A transferência de energia ao 
líquido ocorre na forma de pressão, ocasionando seu escoamento até o local desejado. Quando a ro-
tação dos elementos da bomba volumétrica são constantes, a pressão do fluido e a descarga possuem 
apenas pequenas variações, sendo que a rotação da bomba pode ser provocada por um ou mais rotores 
(MACINTYRE, 1987).
As bombas de deslocamento positivo são utilizadas em aplicações onde há descargas, moderada-
mente, pequenas e pressões elevadas. A Figura 5 a seguir apresenta o campo de aplicação das bombas 
volumétricas, comparada com as bombas centrífugas.
Figura 5 - Campo de aplicação das bombas volumétricas / Fonte: Macintyre (1987, p. 41).
Segundo Macintyre (1987), as bombas alternativas possuem uma classificação mais detalhada, sendo 
esta, dividida em:
a) Bombas acionadas por vapor.
b) Bombas de potência ou de força.
c) Bombas de descarga controlada.
H(m)
10.000
1.000
100
10
Q(m³/h)
10 100 1000 10000 100000
ALTERNATIVAS E
ROTATIVAS
AXIAIS
CENTRÍFUGAS E HELICOIDAIS
Descrição da Imagem: a imagem relata o campo de aplicação das bombas volumétricas, subdividindo a aplicação 
em três diferentes faixas onde se aplicam as bombas alternativas e rotativas, centrífugas e helicoidais e axiais.
154
UNICESUMAR
As bombas acionadas por vapor também podem ser denominadas bombas de ação direta, sendo estas 
de deslocamento horizontal ou deslocamento vertical. Este tipo de bomba alternativa é formada por 
uma haste com dois pistões, um em cada extremidade. Um dos pistões recebe ação do vapor, e o outro 
se desloca no interior do cilindro da bomba, realizando o movimento do líquido.
Já com relação ao elemento impulsionador, as bombas acionadas por vapor podem ser de pistão 
ou de êmbolo. Elas, também, podem ser simplex ou duplex, ou seja, um ou dois cilindros. As bombas 
acionadas a vapor são, frequentemente, utilizadas em caldeiras, pois o vapor das caldeiras é utilizado, 
também, para acionar as bombas. A Figura 6 apresenta os principais elementos de uma bomba acio-
nada por vapor.
Figura 6 - Elementos da bomba acionada por vapor / Fonte: Macintyre (1987, p. 327).
As bombas de potência são subdividas em bombas de deslocamento horizontal e deslocamento ver-
tical. As bombas de potência de deslocamento horizontal podem ser de simples efeito ou duplo efeito. 
As bombas de duplo efeito podem ser de êmbolo ou de pistão. Esse tipo de máquina é acionada por 
motores de combustão interna ou elétricos. A Figura 7 apresenta uma bomba de potência do tipo 
êmbolo, de deslocamento horizontal.
GAVETA DE DISTRIBUIÇÃO DE VAPOR
VAPOR
CILINDRO
DE VAPOR
PISTÃO
HASTE
SAÍDA DO LÍQUIDO
ENTRADA DO LÍQUIDO
CILINDRO
DO LÍQUIDO
GAXETAS
PISTÃO
Descrição da Imagem: a imagem mostra a representação esquemática dos principais elementos de uma bomba 
acionada por vapor. Nela, percebemos os seguintes componentes: o cilindro de vapor, a gaveta de distribuição de 
vapor, a haste, as gaxetas, os pistões, o cilindro do líquido e as regiões de entrada e saída de líquido.
155
UNIDADE 7
Figura 7 - Bomba de potência do tipo êmbolo / Fonte: Macintyre (1987, p. 328).
As bombas de descarga controlada, também, são 
denominadas medidoras, dosadoras ou injetoras 
de produtos químicos. Esse tipo de bomba 
alternativa pode ser horizontal ou vertical, pode 
ser de êmbolo, diafragma ou pistão. A vazão da 
bomba de descarga controlada pode ser contro-
lada, manual ou automaticamente, dependendo 
do tipo de máquina. A Figura 8 representa uma 
bomba de descarga controlada do tipo diafragma.
Figura 8 - Bomba de descarga controlada do tipo diafragma / 
Fonte: Macintyre (1987, p. 329).
Caro(a) aluno(a), vimos que há algumas classificações para as bombas alternativas, porém destacaremos 
os dois principais tipos, a bomba de êmbolo ou pistão e as bombas de diafragma.
Nas bombas de pistão ou êmbolo, a energia ou movimento de rotação do motor de acionamento 
transforma-se em movimento de deslocamento retilíneo alternativo do pistão ou êmbolo no interior 
de um cilindro (HENN, 2012). Mas qual a diferença do pistão e do êmbolo? A grande diferença desses 
dois elementos é que o êmbolo é utilizado para aplicações onde se deseja trabalhar com pressões mais 
BIELA
CRUZETA
ÊMBOLO
PATINS
EIXO DE MANIVELA
SAÍDA DO LÍQUIDO
VÁLVULA ABERTA
VÁLVULA FECHADA
ENTRADA DO LÍQUIDO
Descrição da Imagem: a imagem apresenta uma bomba de potência do tipo êmbolo. Percebemos os componentes 
fundamentais da bomba, a biela, a cruzeta, o êmbolo, o eixo de manivela, o patins, a válvula e as áreas de entrada 
e saída do líquido.
VÁLVULA DE RECALQUE
DIAFRAGMA
ÓLEO
CAMARA 2
ÊMBOLO
CAMARA 1
VÁLVULA DE ASPIRAÇÃO
Descrição da Imagem: a imagem apresenta a vista 
em seção de uma bomba de descarga de diafragma. 
Seus principais componentes são as câmaras, o êm-
bolo, o diafragma, a válvula de recalque e a válvula 
de aspiração. 
156
UNICESUMAR
elevadas, assim, a bomba deve ser constituída, 
também, por gaxetas, as quais são anéis de veda-
ção que se encontram na parede do cilindro.
Devemos entender como é o funcionamento 
deste tipo de máquina, analisaremos a sequên-
cia de movimentação de uma bomba de pistão 
de simples efeito. Segundo Henn (2012), o pistão 
possui um ponto morto inferior e um ponto mor-
to superior dentro do cilindro e, também, duas 
válvulas de retenção, uma ligada à canalização de 
sucção e outra à canalização de recalque. Quando 
ele está no ponto morto inferior, há diminuição 
da pressão dentro da bomba, fazendo com que o 
líquido entre para dentro da bomba pela abertura 
da válvula de admissão. Assim que o pistão está 
retornando ao ponto morto superior, o líquido é 
descarregado na tubulação de recalque pela aber-
tura da válvula de descarga.
Nas bombas de diafragma, em vez de possuir 
um pistão ou um êmbolo, o movimento do líquido 
é ocasionado por uma membrana ou diafragma, 
ou seja, um elemento elástico fabricado de 
borracha ou plástico. O acionamento desse tipo 
de bomba pode ocorrer de forma hidráulica, me-
cânica ou pneumática. As bombas alternativas de 
diafragmas podem trabalhar com líquidos que 
possuem abrasivos, diferentemente das bombas 
de pistão ou êmbolo (HENN, 2012). 
A classificação das bombas rotativas é ampla, 
pois abrange vários tipos de bombas. De acordo 
com Macintyre (1987), as bombas rotativas po-
dem ser classificadas da seguinte forma:
a) Bombas de somente um rotor.
b) Bombas de mais de um rotor.
As bombas de somente um rotor são divididas 
em bombas de palhetas deslizantes, bombas de pa-
lheta no estator, bombas de pistão radial, bombas 
de palhetas flexíveis, bombas de guia flexível, bom-
ba peristáltica e bombas de parafuso. O funciona-
mento das bombas de palhetas deslizante é dado 
pelo movimento das palhetas dentro de ranhuras 
de um cilindro giratório. Este tipo de bomba ro-
tativa é utilizada para alimentação de caldeiras 
e comandos de sistemas hidráulicos, bombean-
do óleo com pressões entre 7 e 20 kgf cm. −2 e 
vazões de 3 a 20 m h3 / . Essas bombas podem 
ser de descarga constante, as quais são utilizadas 
em casos gerais, ou de descarga variável, as quais 
são usadas em circuito oleodinâmicos. A Figura 
9 apresenta o fluxo de líquido em uma bomba de 
palhetas deslizantes.
Figura 9 - Bomba de palhetas deslizantes / Fonte: Macintyre 
(1987, p. 354).
O funcionamento das bombas de palheta no es-
tator é semelhante ao das bombas de palheta des-
lizante, porém, neste caso, um cilindro giratório 
elíptico realiza o deslocamento de uma palheta. 
Há, também, uma mola,especificada na Figura 10, 
que ajuda a palheta a ficar em contato com o rotor 
elíptico e, assim, proporciona o deslocamento do 
líquido. As bombas de pistão radial possuem um 
eixo motor ligado a dois excêntricos que trans-
ferem determinada quantidade de movimento 
Palheta substituível
(KIT)
Descrição da Imagem: a imagem apresenta uma 
bomba de palhetas deslizantes. Neste caso, a bom-
ba é composta por uma palheta substituível que é 
impulsionada por um cilindro giratório.
157
UNIDADE 7
a dois tambores que são ligados a um êmbolo. 
O movimento oscilatório deste êmbolo realiza o 
movimento do líquido.
Figura 10 - Bomba de palhetas no estator / Fonte: Macintyre 
(1987, p. 356).
As bombas de palhetas flexíveis, Figura 11, tra-
balham com baixas rotações e pressões, nestas 
máquinas, o transporte do fluido é proporcionado 
por pás de borracha flexíveis. Já as bombas de guia 
flexível, representadas pela Figura 12, possuem 
uma peça tubular chamada de camisa, a qual é 
deslocada por um excêntrico. A camisa possui 
uma palheta que realiza o movimento do fluido.
Figura 11 - Bomba de palhetas flexíveis / Fonte: Macintyre 
(1987, p. 356).
Figura 12 - Bomba de guia flexível / Fonte: Macintyre (1987, 
p. 357).
Mola
Descrição da Imagem: a imagem relata o movimen-
to de uma bomba de palhetas no estator. O funcio-
namento deste tipo de máquina é semelhante às 
bombas de palhetas deslizante.
MEIA-LUA (“CRESCENTE”)
PÁ DE BORRACHA
Descrição da Imagem: a imagem apresenta uma 
bomba de palhetas flexíveis. Essa máquina de fluxo 
possui rotor com pás de borracha.
Descrição da Imagem: a imagem apresenta uma 
bomba de guia flexível, a qual possui uma parte 
chamada de camisa. A camisa é composta por uma 
palheta que realiza o movimento do fluido.
158
UNICESUMAR
As bombas peristálticas possuem uma roda excêntrica com roletes dentro de uma caixa circular, sendo 
que o movimento do líquido se dá pela compressão de um tubo de borracha pelos rolos. Essas bom-
bas são utilizadas para o transporte de líquidos corrosivos, viscosos, produtos alimentícios, líquidos 
venenosos e soluções radioativas. Outra utilização das bombas peristálticas é em operações cirúrgicas, 
em que podem funcionar como corações artificiais por determinado tempo. A bomba de parafuso 
é composta por um parafuso helicoidal que se movimenta no interior de um estator elástico, sendo 
muito utilizada em aplicações de saneamento básico.
As bombas de engrenagem externa possuem duas engrenagens que giram permitindo a passagem 
do líquido no espaço entre cada dois dentes. Os fatores de descarga, de altura de aspiração e altura de 
recalque dependem, diretamente, das condições de engreno entre as duas engrenagens, ou seja, das folgas 
e da usinagem das peças. As bombas de engrenagem interna são compostas por duas engrenagens, uma 
externa e uma interna. Nesse caso, a engrenagem externa aciona a engrenagem interna e, quando o eixo 
da máquina realiza as rotações, o líquido entra na bomba e, posteriormente, é expelido (MACINTYRE, 
1987). A Figura 13 representa como o fluxo de determinado líquido passa pela bomba de engrenagem.
Figura 13 - Fluxo de líquido nas bombas de engrenagem / Fonte: Macintyre (1987, p. 358).
Descrição da Imagem: a imagem apresenta a trajetória do fluxo de fluido passando por uma bomba de engrenagens. 
O fluido entra em uma trajetória retilínea e, após entrar em contato com as engrenagens, possui uma trajetória 
circular.
159
UNIDADE 7
As bombas rotativas de engrenagem são bombas de extrema importância para diversos processos. Então, 
vamos nos aprofundar um pouco mais sobre algumas ideias interessantes que regem este tipo de máquina.
Segundo Henn (2012), o movimento de rotação das engrenagens ocasiona diminuição da pressão 
na entrada da bomba, assim, chamamos esse local de câmara de sucção da bomba, fazendo com que o 
líquido entre no equipamento. Assim que o líquido entra na bomba, ele é transportado pelos espaços 
que há entre os dentes e a carcaça até atingir outra região oposta à câmara de sucção, denominada 
câmara de pressão, na descarga da bomba. A parte central da bomba é constituída pela junção dos 
dentes das duas engrenagens, ou seja, esse engrenamento separa as duas câmaras, a de sucção e a de 
pressão de descarga.
Na prática, o volume de líquido transportado pelas bombas rotativas de engrenagens é, ligeiramente, 
diminuído por conta de algumas perdas, denominadas perdas por fugas, as quais ocorrem entre as 
engrenagens e a carcaça da máquina. Essas perdas acontecem por u certa quantidade de ar ou gases 
estarem presentes nos líquidos bombeados, ou, também, pelo retorno de uma pequena quantidade de 
líquido que fica preso nos dentes das engrenagens voltarem para a câmara de sucção. Quanto maior for 
a diferença de pressão entre as localidades de descarga e a admissão de líquido, maior serão as perdas 
por fugas. Outras características também contribuem para o aumento das perdas por fugas, ou seja, 
a viscosidade do líquido que está sendo bombeado e a folga entre o elemento rotativo e a carcaça. As-
sim, podemos dizer que quanto mais viscoso for o líquido e menor as folgas entre o rotor e a carcaça, 
menor será a perda de fuga da bomba de engrenagens (HENN, 2012).
Segundo Palmieri (1994), a vazão das bombas de engrenagens pode ser calculada pela seguinte 
expressão:
Q bE D E ne� �212 29, ( )
Onde:
Q = vazão recalcada (m h3 / )
De = diâmetro externo das engrenagens ( m )
n = velocidade de rotação ( rpm )
 b = largura das engrenagens ( m )
Assista ao vídeo e confira o funcionamento das bombas rotativas de 
engrenagem, como ocorre a passagem do líquido pelos elementos 
rotativos da bomba e seus principais componentes. Lembre-se de 
ativar a legenda em português no ícone detalhes.
Para acessar, use seu leitor de QR Code.
160
UNICESUMAR
https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/9805
E = distância entre os centros das engrena-
gens ( m )
As bombas de lóbulos, Figura 14, possuem dois 
rotores, e estes possuem lóbulos. Estas máquinas 
são utilizadas para o bombeamento de produtos 
químicos e lubrificantes ou não-lubrificantes das 
mais variadas viscosidades. As bombas de pistões 
radiais, Figura 15, são compostas por um tambor 
ou rotor que contém orifícios cilíndricos. Esse tipo 
de bomba é utilizado quando se deseja variar a des-
carga. É nesses orifícios que são inseridos os pistões 
que giram em torno e em sincronia com um pivô 
distribuidor fixo, que possui canais de aspiração e 
recalque, tudo, internamente, a uma carcaça.
Figura 14 - Bombas de lóbulos / Fonte: Macintyre (1987, p. 363).
Neste tipo de máquina, quanto maior o número 
de lóbulos, maior a eficiência da bomba.
Figura 15 - Bomba de pistões radiais / Fonte: Macintyre (1987, 
p. 365).
Podemos comparar as bombas de parafusos que 
também são denominadas bombas de helicoi-
des com as bombas de pistão, mas, nesse caso, 
com curso infinito. Esse tipo de bomba rotativa é 
composto por dois ou três parafusos helicoidais, 
sendo utilizadas, além do transporte de líquidos, 
no transporte de gases sem impurezas. Essas má-
quinas são silenciosas, pois o movimento não é 
transmitido pelos dentes, mas sim por engrena-
gens com lubrificação.
As chamadas bombas de fuso são um tipo es-
pecífico de bomba de parafusos, sendo, neste caso, 
composta por parafusos com dentes helicoidais 
retangulares. As bombas de fuso devem ser insta-
ladas, juntamente com uma válvula de segurança, 
e podem ser aplicadas em bombeamento de subs-
tâncias, como óleo lubrificante, óleo combustível, 
gasolina, asfalto, produtos químicos, solventes, 
óleo diesel, querosene, produtos alimentícios, pi-
che, entre outros.
Descrição da Imagem: a imagem representa uma 
bomba de lóbulos, a qual possui um ou mais rotores 
compostos por dois ou três lóbulos.
Descrição da Imagem: a imagem representa uma 
bomba de pistões radiais. Podemos perceber o rotor 
composto por pistões ou orifícios cilíndricos.
161
UNIDADE 7
Vimos que as bombas de deslocamento positivo sãoindispensáveis para o setor industrial, em diversas 
aplicações e vários tipos de instalações. Relembrando, as bombas de deslocamento positivo podem ser 
utilizadas em sistemas de lubrificação sob pressão, em transporte de processos químicos, em máquinas 
que necessitam de comandos e controles hidráulicos, em sistemas de bombeamento de petróleo nas 
instalações petroquímicas, em indústrias de alimentos e bebidas, na construção naval, na indústria de 
papel, na indústria de cosméticos, entre outras várias aplicações.
Onde o engenheiro entra nesta questão? Um engenheiro projeta, observa, analisa, realiza manu-
tenções, está presente em todos os setores industriais. Então, este profissional está, diretamente, ligado 
com as bombas de deslocamento positivo. O engenheiro deve estar ciente de todos os sistemas de uma 
indústria, inclusive, de sistemas de bombeamento que utilizam bombas de deslocamento positivo. 
Portanto, o profissional que trabalha de alguma forma ligado a sistemas de bombeamento precisa ter 
uma ampla visão deste tipo de equipamento.
Mais de um tipo de bomba de fluxo poderá ser utilizada ou irão satisfazer uma mesma aplicação, 
portanto, o papel do engenheiro é decidir pelo uso da máquina mais adequada. Isso pode ocorrer em 
diversas aplicações, como na escolha de bombas utilizadas em processos químicos, em instalações de 
transporte pneumático, em comandos de sistemas hidráulicos e pneumáticos, em sistemas de lubrifi-
cação e arrefecimento, entre outros. 
Caro(a) aluno(a), para fixar o que aprendeu sobre as bombas de 
deslocamento positivo, convido você a debatermos assuntos sobre 
estas máquinas amplamente utilizadas no segmento industrial. Para 
acessar, basta ler o QR Code com o seu celular.
162
UNICESUMAR
O vídeo a seguir mostra o funcionamento das bombas rotativas de 
parafusos, especificamente, da bomba de parafuso duplo do fabri-
cante Alfa Laval. Lembre-se de ativar a legenda em português, no 
ícone detalhes.
Para acessar, use seu leitor de QR Code.
https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/9798
https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/9795
Chegou sua vez de praticar o que aprendeu durante esta unidade. O Mapa Mental a seguir destaca 
alguns dos tópicos abordados na unidade. Veja que ele não está totalmente completo, portanto, 
desafio você a preencher os balões que restam. Na primeira coluna, você precisa explicar o que é 
uma bomba de deslocamento positivo. Na sequência, é necessário citar as duas grandes classifi-
cações destas máquinas. Na terceira coluna, você precisa descrever quais são os principais tipos 
de bombas de deslocamento positivo. Na última coluna, precisa citar algumas aplicações deste 
tipo de máquina de fluxo. Mãos à obra! 
Bombas de deslocamento positivo
O que são? As duas
classi�cações
Rotativas
Tipos de bombas
alternativas
e rotativas
Engrenagens
Aplicação
das bombas
163
M
A
P
A
 M
EN
TA
L
1. As bombas de deslocamento positivo são máquinas de fluido importantes para setor 
industrial. Leia as afirmações a seguir sobre alguns conceitos das bombas de desloca-
mento positivo:
I) As bombas de deslocamento positivo podem também ser denominadas como bom-
bas volumétricas.
II) As bombas de deslocamento positivo são utilizadas para realizar a movimentação 
de fluidos viscosos e assim produzir trabalho.
III) Fatores como a capacidade volumétrica da bomba os tipos de mancais e rolamentos 
utilizados e as folgas de cada modelo de um determinado tipo de bomba não são 
importantes na hora da escolha do equipamento para uma determinada aplicação.
IV) Da mesma forma que as bombas centrífugas, as bombas de deslocamento positivo 
possuem acessórios para que consigam realizar uma certa quantidade de trabalho. 
É correto o que se afirma em:
a) I, apenas.
b) I e II, apenas.
c) I, II e IV, apenas.
d) III e IV, apenas.
e) Todas as afirmativas estão corretas.
2. Uma bomba de deslocamento positivo é considerada máquina geratriz que realiza o 
transporte ou escoamento de determinado líquido. Marque a alternativa correta sobre 
as bombas de deslocamento positivo.
a) As bombas de deslocamento positivo não podem ser utilizadas para a movimentação de 
fluidos entre os terminais de petróleo e outras instalações de armazenagem à granel.
b) Fatores como a adequação da bomba para determinada aplicação e custos envolvi-
dos no processo não precisam ser considerados para a escolha correta do tipo de 
equipamento.
c) Podemos dividir as bombas de deslocamento positivo em bombas de pressão, bombas 
rotativas e bombas de grande vazão.
d) As bombas rotativas, no geral, são muito utilizadas em diversas áreas, por conta de 
serem capazes de bombear grande variedade de fluidos em diversas faixas de pressão, 
viscosidade, descarga e, também, em variadas temperaturas.
e) Nas bombas de deslocamento positivo, o recalque é feito em uma quantidade variável 
de líquido.
164
A
G
O
R
A
 É
 C
O
M
 V
O
C
Ê
3. Leia as afirmativas a seguir sobre a aplicação das bombas de deslocamento positivo e 
marque (V) para as afirmativas verdadeiras e (F) para as alternativas falsas:
 ) ( São utilizadas em diversos ramos industriais.
 ) ( São utilizadas em aplicações onde há descargas, moderadamente, grandes e baixas 
pressões.
 ) ( São utilizadas em aplicações de controle e transmissões hidráulicas.
 ) ( As bombas peristálticas são utilizadas para o transporte de líquidos corrosivos, visco-
sos, produtos alimentícios, líquidos venenosos, soluções radioativas e em operações 
cirúrgicas.
 ) ( As bombas de lóbulos são utilizadas em casas e edifícios para o transporte de fluido.
 ) ( São utilizadas em instalações de transporte pneumático.
Marque a alternativa com a sequência correta sobre as afirmações.
a) V, V, V, V, V, V.
b) F, F, F, V, F, V.
c) V, V, F, F, V, V.
d) F, V, F, V, F, V.
e) V, F, V, V, F, V.
165
A
G
O
R
A
 É
 C
O
M
 V
O
C
Ê
4. De acordo com cada aplicação, é necessário que o tipo de bomba utilizada seja adaptada 
para a determinada atividade. Leia as afirmações a seguir sobre as bombas alternativas 
e bombas rotativas:
I) As bombas alternativas de êmbolo são utilizadas para aplicações onde se deseja 
trabalhar com pressões mais elevadas, assim, a bomba deve ser constituída, também, 
por gaxetas, as quais são anéis de vedação que se encontram na parede do cilindro. 
II) Nas bombas alternativas de pistão, há a presença de três válvulas de retenção, duas 
ligadas à canalização de sucção e outra à canalização de recalque.
III) Nas bombas de diafragma, em vez de possuir um pistão ou êmbolo, o movimento 
do líquido é ocasionado por uma membrana ou um diafragma, ou seja, um elemento 
elástico fabricado em borracha ou plástico. 
IV) Na prática, nas bombas rotativas de engrenagem, o volume de líquido transportado 
pelas bombas rotativas de engrenagem é, ligeiramente, diminuído por conta de algu-
mas perdas, denominadas perdas por fugas, as quais acorrem entre as engrenagens 
e a carcaça da máquina.
É correto o que se afirma em:
a) I, apenas.
b) II e III, apenas.
c) III e IV, apenas.
d) I, III e IV, apenas.
e) Todas as afirmativas estão corretas.
166
A
G
O
R
A
 É
 C
O
M
 V
O
C
Ê
8
Nesta unidade, você terá a oportunidade de aprender sobre em 
que consiste um projeto de uma máquina de fluxo. Aprenderá 
quais são as melhores formas de executar um projeto e entenderá 
quais as etapas necessárias para projetar uma máquina de fluxo e 
evitar possíveis erros.
Projeto de uma 
Máquina de Fluxo
Esp. Pedro Henrique Melo Bottlender
168
UNICESUMAR
Durante as primeiras sete unidades do nosso livro, 
você aprendeu sobre as principais máquinas de 
fluxo, ou seja, que elas mais utilizadas nos ramos: 
industrial, da construção civil, em sistemas de cli-
matização, na agricultura, na geração de energia, 
entre diversas outras utilidades. Vimos que estas 
máquinas são de extrema importância e possuem 
papel fundamental no funcionamento de diversos 
processos. Mas você sabe como é feito um projeto 
de uma máquina de fluxo?A ramo de projetos é uma das áreas mais es-
colhidas pelos engenheiros mecânicos, porém a 
realização de um projeto mecânico, independen-
temente do tipo de máquina que será planejado 
e projetado, envolve uma série de etapas e um 
conhecimento avançado do grupo de profissio-
nais que realizarão a execução até atingir um 
modelo eficaz. 
Portanto, nesta unidade, você aprenderá como 
realizar o projeto de algumas destas máquinas 
de fluxo. Entenderá como um projeto mecâni-
co é realizado e suas etapas de elaboração. Você 
imagina quais são essas etapas para conseguir 
chegar até o modelo de uma máquina de fluxo 
aplicável em uma atividade?
Independentemente da área que se esteja tra-
balhando, os projetos são importantes e devem 
ser utilizados. Podemos dizer que o ensino, a in-
dústria, a construção civil, até mesmo nossa vida, 
dependem de um projeto bem estruturado para 
que se consiga atingir uma finalidade. O ensino 
precisa ser planejado para que o conteúdo seja 
transmitido e entendido por alunos, os processos 
de uma indústria precisam ser bem planejados e 
projetados para que se atinja um bom produto, um 
prédio precisa ser bem projetado para que atinja 
as especificações de cada cliente e possua perfeita 
segurança, portanto, o projeto é imprescindível 
antes da construção de um produto.
Mas, afinal, qual a definição de projeto? Podemos 
definir um projeto como um composto de atividades 
que são executadas durante um período de tempo 
com objetivo de alcançar um único resultado.
Para que um projeto seja bem executado, pre-
cisamos seguir uma organização, ou seja, uma 
sequência de etapas devem ser empregas durante 
todo o processo de produção do projeto para que 
problemas sejam evitados durante a execução. Um 
projeto deve possuir características que exprimem 
originalidade, assim, o conjunto final deve ser úni-
co e original, não sendo cópias de outros produtos 
já projetados e executados. Para que um protótipo 
seja realizado e obtenha sucesso, o projeto preli-
minar do produto deve ser bem pensado, assim, 
os custos, os materiais envolvidos, a viabilidade, a 
mão de obra utilizada, os prazos de entrega, como 
as vendas realizadas devem ser planejados, antes 
mesmo da criação do protótipo.
A execução de um projeto, também, faz parte 
de se obter o mínimo de riscos possíveis. Os riscos 
de um produto como as máquinas de fluxo é a 
questão de se ter somente grandes prejuízos após 
a execução do projeto. Por isso, o planejamento de 
um projeto é realizado por gestores de projetos, 
que, na maioria das vezes, são engenheiros que 
estudam os diversos fatores para se ter o mínimo 
de riscos em um produto que, futuramente, será 
vendido ou utilizado em uma atividade. Isso indi-
ca que, entre as várias atividades realizadas pelas 
equipes de projetos, uma das mais importantes é 
a obtenção da grande quantidade de informações 
que regem o projeto, pois quanto maior o número 
de informações, maior será a capacidade de ante-
cipar futuros erros e criar soluções que previnam 
riscos e problemas de execução.
O projeto de uma máquina de fluxo não é di-
ferente dos demais projetos. As máquinas de fluxo 
devem passar por diversas etapas conhecidas pela 
169
UNIDADE 8
equipe de projetos para depois ser executada e 
construída. Nesta unidade, veremos casos específi-
cos de projetos de máquinas de fluxo, com especi-
ficações de projetos pré-definidas, ou seja, cálculos 
de máquinas de fluxo a partir de alguns estudos de 
casos. Por exemplo, veremos como é realizado o 
projeto de um rotor de uma turbina hidráulica que 
será instalada em determinada usina hidrelétrica, 
que já tenha características definidas. Então, a par-
tir dos dados de entrada de um empreendimento 
hidrelétrico, veremos quais informações e cálcu-
los são necessários para atingirmos um protótipo 
utilizável naquele local específico.
Caro(a) aluno(a), devemos ter em mente que, 
hoje em dia, qualquer ramo do mercado está 
cada vez mais competitivo e sempre com novos 
desafios, assim, o setor de projeto das empresas 
precisa estar sempre pensando em inovação para 
o desenvolvimento de máquinas, com o objetivo 
de construir máquinas modernas, competitivas e 
com uma produção eficiente. Portanto, podemos 
notar que as indústrias estão se tornando mais 
automatizadas, com a finalidade de aumentar a 
produtividade de trabalho e reduzir os custos e o 
tempo de produção. 
A criação de uma máquina de fluxo, como 
qualquer outro projeto, precisa ser pensado e se-
guir algumas etapas, como destacado anterior-
mente. O tema gerenciamento de projetos é 
muito importante quando estamos participando 
da criação de uma nova máquina, o que não é 
uma tarefa simples, pois é preciso organizar o 
processo de criação desde a concepção inicial até 
a fabricação. A parte de gerenciamento de proje-
tos é responsável por organizar os processos que 
envolvem projetar determinado produto em uma 
empresa. Gerenciar um projeto não é somente 
chegar à concepção final do produto, isso envolve 
uma série de fatores, como coordenar equipes, 
entender os indicadores de desempenho, plane-
jar todas as etapas do projeto, eliminar erros que 
podem ser decorrentes, entre outras atividades.
Caro(a) aluno(a), durante as unidades anterio-
res, você aprendeu sobre as bombas centrífugas, 
as bombas de deslocamento positivo e os sistemas 
de bombeamento, os ventiladores e os sistemas 
de ventilação, as turbinas hidráulicas e as usinas 
hidrelétricas. O projeto de uma máquina de fluxo 
por completo envolve muitos elementos, e chegar 
até um protótipo de uma máquina deste tipo não 
é uma tarefa simples. Por conta disto, no decorrer 
desta unidade, você entenderá como dimensionar 
um caso específico e aprenderá como dimensio-
nar um rotor de uma turbina Kaplan.
No geral, todo projeto de máquina de fluxo 
necessita de alguns dados de entrada, ou também 
chamado de dados do projeto. Esses dados são as 
características de determinado local onde será ins-
talada uma máquina de fluxo, ou o trabalho que a 
máquina deve suprir depois de instalada. Então, 
neste momento, desafio você a pensar em quais 
são os dados de entrada, ou dados de projeto que 
são necessários para iniciar a realizar o dimensio-
namento de uma turbina hidráulica, uma bomba 
centrífuga, uma bomba de deslocamento positivo e 
um ventilador. Depois que você citar os dados que 
são necessários para o dimensionamento destas 
máquinas de fluxo, pense quais são os elementos 
básicos e comuns entre todas as máquinas de fluxo.
Primeiramente, pensaremos nos dados necessá-
rios para conseguirmos realizar os cálculos de uma 
turbina hidráulica. Na Unidade 6, além de aprender 
sobre as turbinas hidráulicas, você viu o que é uma 
usina hidrelétrica e como ela funciona. Aprendeu 
que as turbinas hidráulicas são instaladas nas usi-
nas hidrelétricas e, assim, elas usam a força das 
águas para gerar energia, e esta é distribuída para 
a população na forma de energia elétrica. 
170
UNICESUMAR
Para que uma turbina hidráulica seja dimensio-
nada, é preciso que os dados de entrada sejam, pre-
viamente, estabelecidos. Esses dados são as caracte-
rísticas da usina hidrelétrica onde será instalada a 
turbina. Para iniciar o cálculo de dimensionamento 
de uma turbina, precisamos saber a vazão que terá 
cada uma das máquinas, a altura de queda da água, 
a rotação em que a turbina trabalhará para produzir 
energia, o formato do eixo, se será cheio ou vazado 
e o perfil aerodinâmico que será utilizado para o 
dimensionamento das pás de rotor.
No decorrer deste estudo, você aprendeu, 
respectivamente, sobre as bombas centrífugas e 
as bombas de deslocamento positivo. Viu que as 
bombas centrífugas são muito utilizadas na área da 
construção civil, em sistemas de bombeamento e 
distribuição de água em casas e edifícios. Além des-
ta grande utilidade, viu que elas são bastante apli-
cadas na agricultura para a irrigação de lavouras.
Aprendeu, também, que as bombas de deslo-
camento positivo são imensamente utilizadas noramo industrial. Para o cálculo de uma bomba 
centrífuga e de uma bomba de deslocamento po-
sitivo, precisamos de alguns dados de projeto de 
onde a bomba será instalada. As principais infor-
mações que devem ser obtidas para o cálculo de 
uma bomba são as vazões de líquido que a bomba 
precisará deslocar, as alturas de elevação do siste-
ma, o trabalho específico da bomba, o diâmetro 
das tubulações e o fluido que será deslocado du-
rante o processo de bombeamento.
Aprendeu sobre os ventiladores e os sistemas 
de ventilação. Viu que os ventiladores são utiliza-
dos para aplicações ambientais e, também, em sis-
temas de processos produtivos, estando, também, 
ligados à saúde ocupacional de trabalhadores. Es-
sas máquinas de fluxo são importantes quando 
se deseja ter um controle de riscos no local de 
trabalho, diminuindo os riscos e as causas que 
podem afetar e prejudicar a saúde e o bem-estar 
dos trabalhadores. Portanto, para iniciar o pro-
jeto ou o dimensionamento de um ventilador, é 
necessário conhecermos alguns dados de projeto, 
como a temperatura que se deseja atingir no local 
de instalação, a pressão de trabalho, a vazão da 
máquina e o trabalho específico. O tipo de ventila-
ção e o local de instalação são outras informações 
importantes a que devemos nos atentar.
Caro(a) aluno(a), é importante entendermos 
quais são os elementos comuns nas máquinas de flu-
xo, ou seja, os componentes básicos. Segundo Souza 
(2011a), todas as máquinas de fluxo são constituídas 
de duas partes, uma fixa, a carcaça, e uma rotativa, o 
rotor ou rotores. Essas duas partes podem ser divi-
didas em outros quatro elementos, são eles:
• Injetor: elemento responsável por trans-
formar a energia de pressão em energia 
cinética, ou seja, ele recebe uma quantida-
de de pressão do fluido para transformar 
a energia cinética em trabalho mecânico. 
Quando o fluido passa pelo injetor, ele au-
menta sua velocidade.
• Difusor: quando o fluido passa pelo difu-
sor, sua velocidade diminui, portanto, este 
elemento tem a função inversa do injetor.
• Aletas: as aletas são elementos que fazem 
parte dos distribuidores, ou seja, tem a fun-
ção de direcionar o fluxo e manter cons-
tante a velocidade do escoamento.
• Pá: componente localizado nos rotores das 
máquinas de fluxo, proporcionando uma 
rotação quando em contato com o fluido.
171
UNIDADE 8
O projeto da máquina de fluxo é um trabalho que exige dedicação e conhecimento base sobre este 
tipo de máquina, assim, podemos destacar que é preciso um planejamento estratégico para obter 
um bom produto final. A arte de projetar um equipamento leva tempo, por isso, é necessário que os 
profissionais que trabalham neste ramo sejam capacitados e persistentes até atingir o objetivo final.
Figura 1- Etapas de um projeto
DIÁRIO DE BORDO
Descrição da Imagem: a imagem apresenta uma equipe de projetos em uma reunião para discutir sobre as etapas 
que serão realizadas durante a execução.
172
UNICESUMAR
A ideia de projeto surge quando alguma necessi-
dade é estabelecida. O projeto de uma máquina 
de fluxo é semelhante como qualquer outra ideia 
individual ou coletiva, e ele se dá em uma sequên-
cia de etapas de ações que objetivam atingir uma 
finalidade e suprir uma necessidade, a obtenção 
do transporte de uma massa de fluido.
Figura 2 - Projeto de peças
As etapas de ações do projeto devem estar in-
terligadas, e, entre essas ações, podemos citar a 
realização do equacionamento teórico, o qual 
precisa de algumas características previamente 
definidas, a criação de um traçado em escala, a 
materialização tridimensional do modelo ou pro-
tótipo da máquina de fluxo e, por fim, o teste e as 
otimizações que buscam atender às necessidades 
iniciais (SOUZA, 2011a). 
A Figura 3 a seguir apresenta como as etapas do 
projeto de uma máquina de fluxo estão relacionadas.
Figura 3 - Etapas do projeto de uma máquina de fluxo / Fonte: 
Souza (2011a, p. 15).
Você percebe a importância destas três etapas? 
Pense comigo, observando a figura apresentada: 
podemos concluir que cada uma das três etapas 
depende das outras duas. Assim, para que o pro-
tótipo seja construído, ou seja, uma configuração 
final do projeto seja materializada, a base com-
posta pelas equações teóricas deve ser elabora-
da, e os resultados precisam ser analisados em 
laboratório.
As três etapas que comentamos, anteriormente, 
podem ser especificadas em outras cinco etapas. 
Portanto, de acordo com Souza (2011d), o projeto 
das máquinas de fluxo, no geral, isto é, bombas, 
turbinas e ventiladores, compreendem cinco eta-
pas até a consolidação do projeto. Essas etapas 
são as seguintes: 
1. Realização de dimensionamento prelimi-
nar: tem o objetivo de determinar os limi-
tes físicos do escoamento, o qual pode ser 
denominado como caminho hidráulico 
do escoamento.
2. Realização de dimensionamento básico: é 
realizado após o dimensionamento preli-
minar. Ele é feito por meio de metodolo-
gias de cálculo e projeto, elaborando esbo-
Descrição da Imagem: a imagem apresenta um pro-
fissional da área de projetos realizando a conferência 
de uma peça já fabricada, com o projeto realizado 
antes da fabricação.
TEORIA LABORATÓRIO
PROJETO
MODELO
PORTÓTIPO
Descrição da Imagem: na imagem, temos um es-
quema de interação entre os as etapas das ações 
que devem ser realizadas durante o projeto de uma 
máquina de fluxo.
173
UNIDADE 8
ços pertinentes com as características de 
projeto desejadas e uma geometria adota-
da a partir de equações de princípios da 
mecânica e limites experimentais.
3. Realização do projeto e fabricação do 
protótipo ou modelo: é a etapa do projeto 
que tem como principal objetivo apre-
sentar elementos que elaborarão o pro-
jeto e efetuarão a fabricação do protótipo 
ou modelo da máquina de fluxo. Aqui, 
é preciso se atentar às possibilidades de 
fabricação e verificar se os testes poderão 
ser realizados na sequência.
4. Realização dos testes e projeto para fa-
bricação: complementa a realização do 
projeto e da fabricação do protótipo, ou 
modelo, sendo dividida em duas partes. 
A primeira fase é o que chamamos de 
circuito de testes cujo objetivo é avaliar o 
desempenho previsto com os componen-
tes que serão utilizados na elaboração de 
fabricação da máquina de fluxo. A segun-
da fase desta etapa é denominada projeto 
de fabricação, a qual tem a função de ob-
ter os desenhos de todos os componentes 
que serão fabricados. Esses componentes 
passarão por um processo de fundição, 
usinagem e montagem. Além disso, no 
projeto de fabricação, também, são cria-
dos gabaritos de controle de fabricação, 
atividades de acabamento e especificação 
de materiais e componentes para monta-
gem. Para que não ocorra nenhum erro 
nestes processos, o ideal é que seja criado 
um roteiro com prazos pré-estabelecidos.
5. Realização da fabricação: é a última etapa 
do projeto de uma máquina de fluxo, é o 
momento em que tudo o que foi plane-
jado, anteriormente, seja fabricado, fisi-
camente. Também é quando devem ser 
criados os manuais de instalação, opera-
ção e manutenção da máquina de fluxo. 
Caro(a) aluno(a), estas são as cinco principais 
etapas do projeto. Se elas forem seguidas, caute-
losamente e de forma precisa, sendo os erros cor-
rigidos durante o trabalho, são grandes as chances 
de se obter uma máquina de fluxo aplicável e uti-
lizável em diversas aplicações.
Como existem muitos tipos de máquinas de 
fluxo, e os projetos dessas máquinas é comple-
xo e trabalhoso, nós analisaremos um estudo de 
caso, nesta unidade. O projeto que veremos é do 
rotor de uma turbina hidráulica do tipo Kaplan. 
Neste projeto, foi realizado um dimensionamento 
do rotor da turbina Kaplan para ser instalada na 
Usina Hidrelétrica de Luís Eduardo Magalhães, 
localizada no estado de Tocantins, portanto, pre-
cisamos de alguns dados de entrada deste em-
preendimento hidrelétrico para começarmos o 
dimensionamento.
O projeto do rotor da turbina Kaplan foi rea-
lizado por Bottlender (2019). A usina já possuicinco turbinas, cada uma com 180,5 MW de po-
tência. Os dados iniciais para começar o projeto 
é a vazão de 700 m s3 / , altura de queda de 29 m 
e uma rotação de 100 rpm. Este projeto foi feito 
com base no livro de Souza (2011c).
Segundo Bottlender (2019), primeiramente, 
devemos realizar o dimensionamento preliminar 
do rotor, o qual é feito com base nas seguintes 
equações para determinar o tipo de rotor:
n n Q
Yqa =103
1 2
3 4
/
/( )
Onde:
nqa= velocidade de rotação específica (adimen-
sional)
174
UNICESUMAR
n = rotação do rotor (rps)
Q = vazão de projeto (m³/s)
Y = salto energético específico (J/kg)
Y gh=
Onde:
 = gravidade (9,81 m s/ 2 )
 = altura de projeto ( m ), altura de projeto 29 m
A próxima etapa que devemos fazer e, também, foi realizada por Bottlender (2019), é o dimensio-
namento básico, em que se encontram valores das características do rotor a partir de vários cálculos. 
Nesta etapa, alguns parâmetros precisam ser tomados, como a Torção , rendimento volumétrico , ren-
dimento interno , rendimento nominal . Aqui, citaremos algumas equações utilizadas para encontrar 
as características do rotor:
Q QI = 0 25,
Onde:
 = vazão mínima do rotor (m s3 / )
Q Qr v1 = h
Onde:
Qr1 = vazão no rotor para o distribuidor todo aberto (m s3 / )
hv = rendimento volumétrico (0,99 adimensional)
Z
np =
3600
Onde:
 = número de pares de polos do gerador elétrico (adimensional)
Q Qr r= 0 62 1,
Onde:
 = vazão de projeto para turbina hidráulica axial Kaplan com distribuidor móvel (m s3 / )
D H Q
n
r
r
= 9 64
0 112 0 269
0 483,
, ,
,
Onde:
D = Diâmetro externo da pá ( m )
D
n
Dc
qAr
� �
�
�
��
�
�
��0 297 68 19, ,
175
UNIDADE 8
Onde:
Dc = Diâmetro do cubo ( m )
b
n
Do
qAr
� �
�
�
��
�
�
��0 449 34 026, ,
Onde:
bo = altura do distribuidor ( m )
P Q He r i m= 9 81 1, h h
Pe = potência no eixo da TH ( kW )
hi = rendimento interno (adimensional)
hm = rendimento nominal (adimensional)
Z n n nr qAr qAr qAr� � � �� � �19 993 4 932 10 4 65 10 1 412 102 5 2 8 3, , . , . , .
Onde:
Zr = número de pás do rotor (adimensional)
As equações apresentadas são referentes a alguns cálculos realizados para o dimensionamento do 
rotor de uma turbina Kaplan. As próximas equações a seguir, também, são calculadas para encontrar 
as informações e realizar o traçado em duas dimensões do rotor. Neste método de projeto do rotor, 
foram utilizados três diferentes perfis, ou seja, perfil interno, médio e externo. Esses perfis correspon-
dem ao diâmetro interno ou do cubo, diâmetro médio e diâmetro externo. As equações a seguir foram 
calculadas para cada um dos três perfis. O primeiro perfil corresponde a D mc = 3 37, , o perfil médio 
é D mm = 5 56, e o perfil externo é D me = 7 76, .
u
n D
j
r j=
p
60
Onde:
u j = Velocidades tangenciais (m s/ )
b� �
�j
marct c
u U i( )
Onde:
b∞j = ângulo entre as velocidades W c∞ e u j (graus)
L
D
Dj
j j
c j
� �
�
π β
β
cos
cos
Onde:
Lj = Comprimento das cordas dos perfis ( m )
176
UNICESUMAR
e D D H L
Lcg C
fad c
c
� � �0 22 1, ( ) ( )
s
Onde:
ecgc = Espessura do perfil junto ao cubo em seu centro de gravidade ( m )
L Lmáx jj
= 0 3,
Onde:
 = Distância do bordo de ataque de cada perfil até sua ordenada máxima ( m )
Y e f Lmáx cg e ec c c
� �1 0313 0 003, ,
Onde:
Ymáxe = Ordenadas máximas dos perfis junto ao cubo ( m )
C gh
Z W Ls
i
r r j j
j
�
�
120 h
h
Onde:
 = Coeficiente de sustentação não considerando o arrasto (adimensional)
Caro(a) aluno(a), as equações que vimos são apenas algumas entre outras do projeto de um rotor da 
turbina Kaplan. Todas as equações você pode encontrar no trabalho de Bottlender (2019). O próximo 
passo é transferir os valores resultantes das equações e organizar em tabelas para, depois, realizar os 
desenhos computacionais do rotor.
As Tabelas 1 e 2 representam, respectivamente, os valores da primeira etapa do projeto e os resul-
tados dos cálculos dos perfis para as seções Dc , Dm e De .
Eq.1 Eq.2 Eq.3 Eq.4 Eq.5 Eq.6 Eq.7 Eq.8 Eq.9 Eq.10
-- J/kg m³/s m³/s -- m³/s -- m m m
637,85 284,49 175,00 693,00 36,00 429,66 497,60 7,76 3,37 2,95
Eq.11 Eq.12 Eq.13 Eq.14 Eq.15 Eq.16 Eq.17 Eq.18 Eq.19
MW m --- m/s m/s m/s graus m/s m
183,46 1,65 5,00 11,17 17,67 7,57 47,97 15,05 4,29
Tabela 1 - Valores resultantes da primeira etapa do projeto do rotor da máquina de fluxo / Fonte: o autor.
177
UNIDADE 8
Como vimos anteriormente, foram definidos três perfis, também chamados linhas de corrente. O 
D mc = 3 37, representa a coroa interna, o D mm = 5 56, corresponde à linha de corrente média entre 
os diâmetros interno e externo do rotor. Por fim, temos o D me = 7 76, , o qual se refere à linha de 
corrente externa. A Tabela 2 apresenta os valores dos cálculos para as três linhas de corrente.
Seções Eq.21 Eq.22 Eq.23 Eq.24 Eq.25 Eq.26 Eq.27
m m/s m/s graus m/s m m
Dc
3,37 17,64 7,57 47,99 15,04 2,64 4,29
Dm 5,56 29,14 4,58 24,47 26,98 4,37 7,09
De
7,76 40,65 3,28 16,65 39,01 6,09 9,88
Seções Eq.30 Eq.31 Eq.38 Eq.39 Eq.42 Eq.43 Eq.44
m - m m m - -
Dc
0,24 0,50 1,66 1,28 0,28 0,065 1,24
Dm
0,16 0,10 2,74 2,12 0,18 0,025 0,42
De
0,08 0,28 3,82 2,96 0,08 0,008 0,21
Seções Eq.45 Eq.46 Eq.47 Eq.48 Eq.49 Eq.50 Eq.51
- - - graus graus graus -
Dc
0,62 0,62 0,79 5,15 42,83 55,86 0,383
Dm
0,62 1,17 0,49 3,97 20,49 67,68 0,383
De
0,62 1,44 0,30 2,80 13,84 73,60 0,383
Tabela 2 - Resultado dos cálculos dos perfis para as três linhas de corrente utilizadas no dimensionamento / Fonte: o autor.
Para a realização do projeto de um rotor de turbina do tipo Kaplan, é necessário adotarmos um ou 
mais perfis aerodinâmicos para as pás. Estes são as formas de uma superfície que, em algum momento, 
estarão em contato com um meio fluido.
O próximo passo do projeto é definir os comprimentos e as espessuras das pás do rotor, conside-
rando as cordas dos perfis para as três linhas de correntes. Nesse caso, utilizaremos linhas de corrente 
externa L m= 9 88, , linha de corrente média L m= 7 09, e linha de corrente interna L m= 4 29, . As 
Tabelas 3, 4 e 5 apresentam as espessuras e os comprimentos das três linhas de corrente.
178
UNICESUMAR
PE
RF
IL
 G
O
 4
28
De
L= 9,88 m
0 1,
25
2,
5
5 7,
5
10 15 20 30 40 50 60 70 80 90 10
0
x
0 0,
01
0,
02
0,
05
0,
07
0,
1
0,
15
0,
2
0,
3
0,
4
0,
5
0,
6
0,
7
0,
8
0,
9
1
Ys
1,
25
2,
75
3,
50
4,
89
6,
05
6,
50
7,
55
8,
20
8,
55
8,
35
7,
80
6,
80
5,
50
4,
20
2,
15
0,
00
Yp
1,
25
0,
30
0,
20
0,
1
0,
00
0,
00
0,
05
0,
15
0,
30
0,
40
0,
40
0,
35
0,
25
0,
15
0,
05
0,
00
Ys - Yp
0,
00
2,
45
3,
30
4,
79
6,
05
6,
50
7,
50
8,
05
8,
25
7,
95
7,
40
6,
45
5,
25
4,
05
2,
10
0,
00
x final
0,
00
0,
12
0,
25
0,
49
0,
74
0,
99
1,
48
1,
98
2,
96
3,
95
4,
94
5,
93
6,
92
7,
90
8,
89
9,
88
e (m)
0,
00
0,
03
0,
03
0,
05
0,
06
0,
07
0,
08
0,
08
0,
08
0,
08
0,
08
0,
07
0,
05
0,
04
0,
02
0,
00
e(mm)
0,
00
25
,6
34
,5
50
,1
63
,3
68
,0
78
,5
84
,3
86
,4
83
,2
77
,5
67
,5
54
,9
42
,4
21
,9
0,
00
Tabela 3 - Espessura e comprimento da linha de corrente da coroa externa / Fonte: o autor.
PE
RF
IL
 G
O
 4
28
Dm
L= 7,091 m
0 1,
25
2,
5
5 7,
5
10 15 20 30 40 50 60 70 80 90 10
0
X
0 0,
01
0,
02
0,
05
0,
07
0,
1
0,
15
0,
2
0,
3
0,
4
0,
5
0,
6
0,
7
0,
8
0,
9
1
Ys
1,
25
2,
75
3,
50
4,
89
6,
05
6,
50
7,
55
8,
20
8,
55
8,
35
7,
80
6,
80
5,
50
4,
20
2,
15
0,
00
Yp
1,
25
0,
30
0,
20
0,
10
0,
00
0,
00
0,
05
0,
15
0,
30
0,
40
0,
40
0,
35
0,
25
0,
15
0,
05
0,
00
Ys - Yp
0,
00
2,
45
3,
30
4,
79
6,
05
6,
50
7,
50
8,
05
8,
25
7,
95
7,
40
6,
45
5,
25
4,
05
2,
10
0,
00
x final
0 0,
09
0,
18
0,
35
0,
53
0,
71
1,
06
1,
42
2,
13
2,
84
3,
55
4,
25
4,
96
5,
67
6,
38
7,
0
e (m)
0,
00
0,
05
0,
07
0,
10
0,
13
0,
14
0,
16
0,
17
0,
18
0,
17
0,
16
0,
14
0,
11
0,
08
0,
04
0,
0
e(mm)
0,
00
54
,3
73
,2
10
6,
2
13
4,
2
14
4,
1
16
6,
3
17
8,
5
18
3,
0
17
6,
3
164,
1
14
3,
0
11
6,
4
89
,8
46
,5
0,
00
Tabela 4 - Espessura e comprimento da linha de corrente da coroa média / Fonte: o autor.
179
UNIDADE 8
PE
RF
IL
 G
O
 4
80
Di
L= 4,293 M
0 1,
25
2,
5
5 7,
5
10 15 20 30 40 50 60 70 80 90 10
0
X
0 0,
01
0,
02
0,
05
0,
07
0,
1
0,
15
0,
2
0,
3
0,
4
0,
5
0,
6
0,
7
0,
8
0,
9
1
Ys
2,
55
5,
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6,
15
7,
65
8,
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11
,2
12
,1
12
,8
12
,6
11
,6
10
,0
7,
85
5,
45
2,
85
0,
0
Yp
2,
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0,
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0,
05
0,
00
0,
00
0,
45
0,
70
1,
10
1,
45
1,
55
1,
50
1,
25
0,
85
0,
40
0,
0
Ys - 
Yp 0,
00
4,
30
5,
85
7,
60
8,
85
9,
80
10
,8
11
,4
11
,7
11
,1
10
,0
8,
50
6,
60
4,
60
2,
45
0,
0
x fi-
nal 0,
00
0,
05
0,
11
0,
21
0,
32
0,
43
0,
64
0,
86
1,
29
1,
72
2,
15
2,
58
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01
3,
43
3,
86
4,
2
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0,
00
0,
10
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13
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18
0,
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25
0,
27
0,
28
0,
26
0,
23
0,
20
0,
15
0,
10
0,
05
0,
0
e 
(mm)
0,
00
10
2,
4
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9,
4
18
1,
1
21
0,
8
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3,
5
25
7,
3
27
1,
6
28
0,
0
26
5
23
9,
4
20
2,
5
15
7,
2
10
9,
6
58
,3
0,
0
Tabela 5 - Espessura e comprimento da linha de corrente da coroa interna / Fonte: o autor.
A partir das Tabelas 1, 2, 3, 4 e 5, realizamos a modelagem computacional do rotor hidráulico em um 
software CAD. Primeiramente, devemos desenhar o diâmetro da coroa interna, média e externa, ou 
seja, D mc = 3 37, , D mm = 5 56, e D me = 7 76, , demonstrado na Figura 4.
Figura 5 - Esboço computacional das coroas interna, média e externa rotor Kaplan / Fonte: o autor.
Dc
Dm
De
3370
O
5567
O
7765
O
Descrição da Imagem: a imagem apresenta o esboço inicial dos diâmetros ou as coroas do rotor da máquina de 
fluxo. Esse esboço é o ponto de partida para os próximos traçados do projeto.
180
UNICESUMAR
Após realizado o primeiro esboço, precisamos realizar o traçado das linhas de corrente. A Figura 5 a), 
b) e c) a seguir apresenta as três linhas de corrente.
Figura 5 - a), b) e c): Traçado computacional das linhas de corrente / Fonte: o autor.
Linha de corrente no Dc 42
,8
3°
 
Linha de corte no Dm 20
,4
9°
Linha de corte no De 1
3,
84
°
Descrição da Imagem: a imagem apresenta o traçado em software computacional das linhas de corrente interna 
(a), média (b) e externa (c). Esse esboço introduz o desenho dos perfis da pá.
181
UNIDADE 8
Após definidas as linhas de corrente, precisamos desenhar os perfis da pá do rotor, representados na 
Figura 6a). Na sequência, a partir de ferramentas computacionais, precisamos realizar a união dos 
perfis para obter um elemento sólido, apresentado na Figura 6b).
Figura 6 - a), b) e c): Desenho dos perfis e solidificação da pá / Fonte: o autor.
Após a pá ter sido projetada, devemos desenhar o conjunto rotor, que é composto pelas pás que aca-
bamos de projetar e o cubo, desenhado a partir de resultados obtidos por meio de equações, de forma 
semelhante ao dimensionamento das pás, porém mais simples. A Figura 7 a) e b) apresenta o conjunto 
rotor da turbina hidráulica que projetamos durante esta unidade.
 A
B
Descrição da Imagem: a imagem apresenta o desenho dos perfis da pá do rotor da turbina hidráulica (a) e a soli-
dificação da pá a partir dos perfis (b).
182
UNICESUMAR
(a)
(b)
Figura 7 - a) e b): Desenho do conjunto rotor da turbina / Fonte: o autor.
Depois de termos projetado a máquina de fluxo ou parte dela, como o rotor de uma turbina, devemos 
realizar algumas simulações para comprovar a funcionalidade da máquina. Portanto, devemos entender 
o que é a Dinâmica dos Fluidos Computacionais (CFD), uma área em que podemos resolver problemas 
práticos, ou seja, realizar simulações computacionais antes de partir para a prática.
 As simulações de métodos teóricos e as comparações de experimentos são análises que podem ser 
realizadas na área de CFD. Os métodos computacionais são utilizados para a simulação de Dinâmica 
dos Fluidos, ou seja, as técnicas computacionais são uma das partes dos métodos teóricos responsável 
Descrição da Imagem: a imagem apresenta o projeto computacional do rotor da turbina hidráulica (a) e (b). Após 
o projeto, inicia-se a etapa de testes e simulações.
183
UNIDADE 8
pelo estudo das forças dos fluidos. Os escoamentos que acontecem na prática, ou seja, no meio indus-
trial e na natureza, são turbulentos, os quais são complexos e devem ser acompanhados de modelos 
matemáticos de turbulência (Souza, 2011a).
Souza (2011a) afirma que a modelagem computacional é um aglomerado de diversas ferramentas 
capazes de envolver soluções com grande número de variáveis, alta quantidade de dados e processamento, 
envolvendo modelos matemáticos e métodos numéricos. Outra questão importante para o projeto de 
simulação computacional é que este requer conhecimento completo de todas as condições do fenômeno. 
 Após feitos os projetos de dimensionamento teórico, desenhos da máquina e simulações de dinâ-
mica dos fluidos computacionais, é o momento de realizar a fabricação do produto projetado. Esta é 
a etapa física do processo do projeto de uma máquina de fluxo, assim, é quando definimos materiais 
que deverão ser utilizados, detalhamos os processos de fabricação previstos e, também, desenvolvemos 
os manuais de instalação, operação e manutenção da máquina.
Caro(a) aluno(a), o que vimos, na parte final desta unidade, são as etapas do projeto de uma parte da 
máquina de fluxo, ou seja, destacamos como funciona o projeto do principal elemento de qualquer 
máquina de fluxo, o rotor. No caso específico, entendemos como foram realizados o projeto e o di-
mensionamento do rotor de uma turbina hidráulica do tipo Kaplan. O projeto de uma máquina de 
fluxo completo é extremamente complexo e envolve a disponibilidade de longo período de tempo e 
extensa linha de dados e informações.
O vídeo indicado mostra as diversas partes de uma turbina hidráulica 
instalada em uma usina hidrelétrica. No vídeo, você verá o elemento 
que aprendemos a projetar durante a unidade, mas em rotor de uma 
turbina Francis.
Para acessar, use seu leitor de QR Code.
O projeto completo de turbinas hidráulicas, bombas hidráulicas e 
ventiladores você pode encontrar nas obras de Zulcy de Souza, em 
seu livro Projeto de Máquinas de Fluxo, Tomo I, da Editora Interciência. 
Veja, também, do mesmo autor, os Tomos II, III, IV e V. 
https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/9820
184
UNICESUMAR
Caro(a) aluno(a), projetar uma máquina não é uma tarefa simples, 
ao contrário disso, é uma atividade que necessita de tempo, de co-
nhecimento, de experiência e de muita dedicação. Com o objetivo 
de discutirmos um pouco mais sobre o projeto de uma máquina de 
fluxo, convido você a ler o QR Code com o seu celular.
Quando falamos em projetar algum equipamento, devemos ter em mente que o trabalho envolve 
duas partes, a elaboração do projeto e a gestão do projeto. Estes dois tópicos se completam, pois a 
elaboração do projeto é a fase em que levantamos as principais informações sobre certo empreendi-
mento, definimos os envolvidos no projeto, organizamos todas as informações, validamos os custos 
que estarão envolvidos em todas as fases do projeto, entendemos e definimos o escopo do projeto e 
seus prazos de entrega.
Já a gestão de projetos está ligada à execução e ao controle do projeto, as possíveis mudanças que 
podem ocorrer, as alterações no escopo, entre outros. Portanto, a gestão de projetos tem o objetivo de 
garantir que o projeto, inicialmente planejado, seja finalizado e cumpra sua finalidade. Comento sobre 
isso, pois, futuramente, você será um(a) engenheiro(a) e precisará conhecer as etapas da elaboração e 
da gestão de um projeto, como no caso do projeto de uma máquina de fluxo.
Uma área extremamente importante no ramo da engenharia mecânica é o âmbito dos projetos. 
O que aprendemos, nesta unidade, é sobre projetos de máquinas, especificamente, o projeto de uma 
máquina de fluxo. Esta área da engenharia mecânica é voltada à mecânica aplicada. Caro(a) aluno(a), 
um engenheiro projetista/ Fonte: Verde (2018, p. 10).
Descrição da Imagem: a imagem apresenta a Roda de Noriá, a qual era um equipamento muito utilizado na Anti-
guidade para transportar água.
19
UNIDADE 1
 Estes equipamentos eram utilizados há milhares de anos, o que destaca a grande funcionalidade da 
água como gerador de energia desde aquela época. À medida que os equipamentos foram evoluindo, a 
capacidade de gerar trabalho aumentou. Hoje, há equipamentos, como os parafusos hidrodinâmicos, 
os quais foram inspirados na invenção de Arquimedes. Pensando no setor industrial, as máquinas de 
fluido estão, praticamente, sempre presentes, ou seja, nos processos industriais, dificilmente não há a 
presença de uma máquina de fluido. 
Figura 4 - Parafuso de Arquimedes
A partir da necessidade de moer grãos de cereais, a chamada roda d’água foi criada (70 a.C.), tendo 
seu princípio de funcionamento a energia armazenada nos fluidos. Primeiramente, foi criada a roda 
d’água vertical cujas pás tinham formas de rebolos montadas na parte superior de eixos verticais e 
eram acionadas pelo fluxo de um riacho escoando em uma direção (VERDE, 2018).
Descrição da Imagem: a imagem representa um parafuso de Arquimedes, o qual era um equipamento muito uti-
lizado para a irrigação de plantações 250 a.C.
20
UNICESUMAR
Figura 5 - Rodas d’água
Durante o século XIX, com o início da Revolução Industrial, com a descoberta de novos materiais 
que poderiam ser utilizados em equipamentos, ocorreu uma grande evolução das máquinas de fluido, 
principalmente pelos novos conhecimentos em mecânicas dos fluidos, termodinâmica e aerodinâmi-
ca. Após o período da Revolução Industrial, com o decorrer dos anos, as máquinas de fluido tiveram 
evoluções constantes, chegando ao ponto de, atualmente, o conforto e as necessidades da vida moderna 
no dia a dia do ser humano dependerem, primordialmente, deste tipo de equipamento.
Podemos citar diversos exemplos de benefícios e utilizações destes tipos de equipamentos. A con-
servação de alimentos, por meio de refrigeradores, o conforto térmico dos equipamentos de condi-
cionamentos de ar, a utilização dos mecanismos hidráulicos e pneumáticos em meios de transportes, a 
irrigação de lavouras, o reaproveitamento da água da chuva, o transporte de fluidos em reservatórios, 
dentre várias outras funções industriais. Um dos pontos mais importantes da utilização das máquinas 
de fluidos é a grande importância destas na geração de energia elétrica que abastece toda a necessidade 
da população mundial. Esse tipo de máquina está presente na geração de energia de Usinas Hidrelé-
tricas, Termelétricas, Nucleares, geradores eólicos etc.
Ademais, as máquinas de fluxo são um dos tipos de máquina de fluido. Uma máquina de fluido pode 
ser definida como um equipamento ou componente que realiza troca ou transferência de energia de um 
sistema mecânico com um fluido (HENN, 2012). Existem duas formas de ocorrer essa transferência 
de energia, a primeira delas é quando há a transformação de energia mecânica em energia de fluido. 
Descrição da Imagem: a imagem retrata uma roda d’água. Este elemento utilizava a força da água para moer grãos, 
sendo utilizado por volta de 70 a.C.
21
UNIDADE 1
Vamos analisar uma situação do nosso cotidiano. Você já parou para pensar em como os ventiladores 
realizam o fluxo de ar, ou seja, em como ele funciona? Esse é um exemplo simples para a definição de 
máquinas de fluidos geradoras. Esse tipo de máquina faz a transformação de energia mecânica, por 
exemplo, a rotação das pás de um ventilador acionado por energia elétrica, em energia de fluido, ou 
seja, o aumento da velocidade do ar saindo do equipamento. Quando o fluido em questão é um líquido, 
as máquinas são denominadas bombas. Mas quando o fluido é um gás ou vapor, essas máquinas são 
chamadas de ventiladores, podendo ser, também, sopradores ou compressores. A Figura 6 apresenta 
uma série de ventiladores industriais.
Figura 6 - Ventiladores Industriais
Pensando no inverso, quando há a transformação de energia de fluido em energia mecânica, os equi-
pamentos são denominados máquinas de fluidos motoras. Como vimos anteriormente a respeito do 
funcionamento das usinas hidrelétricas, as turbinas hidráulicas utilizadas nestes empreendimentos 
realizam a transformação de energia de fluido em energia mecânica.
Portanto, o grande exemplo de máquina de fluido motora são as turbinas hidráulicas utilizadas 
em empreendimentos hidrelétricos responsáveis por fornecer boa parte da energia utilizada pela 
população mundial. Uma usina é composta por várias partes, como vertedouros, casas de máquinas, 
tomadas d´água, reservatórios, geradores, casas de comando, entre outras, sendo a turbina hidráulica 
uma das máquinas mais importantes. Resumindo seu funcionamento, o reservatório é formado pelo 
Descrição da Imagem: a imagem apresenta uma série de ventiladores industriais no telhado de um estabeleci-
mento. Este sistema de ventilação apresenta um grande número de ventiladores, destacando o grande tamanho e 
a capacidade de ventilação deste sistema.
22
UNICESUMAR
represamento da água de um rio pela barragem e este grande volume de água desce, rapidamente, 
até a casa de máquinas, onde se encontram as turbinas hidráulicas, movimentando-as. As turbinas 
estão ligadas aos eixos dos geradores, resultando em acionamento dos mesmos, consequentemente, 
produzindo energia elétrica. A Figura 7 a seguir ilustra as partes de uma usina que utiliza turbinas 
hidráulicas e geradores elétricos.
Figura 7 - Funcionamento de uma usina hidrelétricas
Existem dois grandes grupos como subdivisões das máquinas de fluido, as máquinas de desloca-
mento positivo ou volumétricas e as máquinas de fluxo. O diferencial entre estas duas classes é o 
confinamento do fluido escoando. No primeiro subgrupo citado anteriormente, quando o fluido passa 
pela máquina, uma quantidade deste é confinado e passa a sofrer variações de grandezas, ou seja, neste 
caso, há variações de pressão no fluido resultante das variações de volume dentro do recipiente. Por 
Descrição da Imagem: a imagem ilustra o funcionamento de uma usina hidrelétrica. A água que está represada é 
liberada e desce em movimento com determinada velocidade, fazendo com que a turbina gire e acione o gerador.
23
UNIDADE 1
conta disto, o fluido sofre variações em seu estado energético (HENN, 2012). Porém, nas máquinas 
de fluxo, que também podem ser denominadas máquinas dinâmicas ou turbomáquinas, o fluido 
que passa por estas nunca está confinado, isto significa que este passa em um fluxo contínuo pela 
máquina e suas trocas de energia ocorrem por meio de efeitos dinâmicos entre o rotor, elemento que 
será tratado no decorrer deste capítulo, e a corrente do fluido. No momento em que uma máquina de 
fluxo é desligada, o fluido passa a ter as condições ambientais imediatamente, podendo escoar para 
fora da máquina de fluxo.
Uma Máquina de Fluxo pode ser definida como um transformador de energia que utiliza trabalho 
mecânico, na qual um fluido que não se encontra confinado passa por um meio rotativo, transformando 
a energia desse fluido em trabalho mecânico da máquina. Tomando como base um fluido ideal, ou 
seja, não levando em consideração as mudanças de propriedades como viscosidade e volume especí-
fico, as máquinas de fluxo podem ser dimensionadas a partir do mesmo método de cálculo, pois, na 
teoria, todas as máquinas possuem o mesmo princípio de funcionamento. Caso não seja considerado 
fluido ideal, as propriedades destes variam de fluido para fluido e, consequentemente, as formas de 
construção e os métodos de cálculos para esse tipo de equipamento variam, pois esta variação influi 
quando a máquina estiver em funcionamento (HENN, 2012).
Ainda, de acordo com Henn (2012), a classificação das máquinas de fluxo pode se dar de três 
diferentes formas:
• De acordo com a direção da conversão de energia.
• De acordo com a forma dos canais entre as pás do rotor.
• De acordo com a trajetória do fluidoprecisa saber aplicar as teorias físicas às criações e aos desenvolvimentos 
de máquinas. Este profissional precisa ter boa base em Matemática, Física, desenho de máquinas e 
conhecer softwares computacionais de projetos.
A área de projetos de máquinas vem crescendo e se tornando cada vez mais importante no mer-
cado, por isso, engenheiros mecânicos precisam estar atualizados e serem competentes durante a 
execução dos projetos. 
https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/9800
185
M
A
P
A
 M
EN
TA
L
Vamos exercitar um pouco o que aprendemos durante a unidade? Assim, desafio você a completar 
o Mapa Mental seguinte sobre as partes que devem ser projetadas e as etapas do projeto de uma 
máquina de fluxo. A parte à esquerda do mapa está relacionada com as partes de uma máquina 
de fluxo que devem ser projetadas. Já a parte à direita do mapa é sobre etapas do projeto de 
uma máquina de fluxo onde você deve completar a etapa do projeto e dizer em que ela consiste. 
Alguns balões já estão preenchidos para você seguir como exemplo. Você precisa completar os 
balões da cor amarela. Vamos lá!
Máquinas de �uxo
Componentes
Rotor
Difusor
Projeto
Dimensionamento
preliminar
Elaborar o projeto e efetuar 
a fabricação do protótipo 
ou modelo da máquina
de �uxo
186
A
G
O
R
A
 É
 C
O
M
 V
O
C
Ê
1. Leia as afirmações a seguir sobre alguns conceitos de projeto em geral:
I) A indústria, a construção civil e o ensino são áreas que dependem de projetos bem 
estruturados para que se consiga alcançar uma finalidade.
II) Um projeto não precisa seguir uma organização, somente utilizar a experiência é 
sinônimo de sucesso.
III) Podemos definir um projeto como um composto de atividades executadas durante 
um período de tempo, com objetivo de alcançar um único resultado.
IV) Um projeto deve possuir características que exprimem originalidade, assim o conjunto 
final deve ser único e original, não sendo cópias de outros produtos já projetados 
e executados.
É correto o que se afirma em:
a) I, apenas.
b) I e II, apenas.
c) I, II e IV, apenas.
d) I, III e IV apenas.
e) Todas as afirmativas estão corretas.
2. Marque a alternativa correta sobre as partes de uma máquina de fluxo que devem ser 
consideradas durante os projetos.
a) Todas as máquinas de fluxo são constituídas de três parte: uma fixa, a carcaça, uma 
rotativa, o rotor, e uma articulada, os distribuidores. Essas três partes podem ser divi-
didas em outros quatro elementos.
b) O injetor é o elemento responsável por transformar a energia de pressão em energia 
cinética, ou seja, esse elemento recebe uma quantidade de pressão do fluido para 
transformar a energia cinética em trabalho mecânico.
c) Quando o fluido passa pelo difusor, sua velocidade aumenta, portanto esse elemento 
tem a mesma função do injetor.
d) As aletas são elementos que fazem parte do rotor, ou seja, têm a função de direcionar 
o fluxo e manter constante a velocidade do escoamento.
e) As pás são componentes que estão localizados nos distribuidores das máquinas de 
fluxo.
187
A
G
O
R
A
 É
 C
O
M
 V
O
C
Ê
3. Leia as afirmativas a seguir sobre o projeto de uma máquina de fluxo e marque (V) para 
as afirmativas verdadeiras e (F) para as afirmativas falsas.
 ) ( O projeto de uma máquina de fluxo é um trabalho que exige dedicação e conheci-
mento base sobre este tipo de máquina, assim, podemos destacar que é preciso 
planejamento estratégico para se obter um bom produto final.
 ) ( A arte de projetar um equipamento é adquirida, rapidamente, sem que haja a neces-
sidade de grandes conhecimentos.
 ) ( A ideia de projeto surge quando alguma necessidade é estabelecida.
 ) ( O projeto de uma máquina de fluxo dá-se em uma sequência de etapas de ações que 
objetivam atingir uma finalidade e suprir uma necessidade.
 ) ( As etapas de ações do projeto não precisam estar interligadas entre si. 
Marque a alternativa que apresenta a sequência correta:
a) V, V, V, F, V.
b) V, F, F, V, F.
c) V, F, V, V, F.
d) F, V, F, V, F.
e) V, F, V, V, V.
4. Leia as afirmações a seguir sobre as etapas do projeto de uma máquina de fluxo.
I) As cinco etapas do projeto de uma máquina de fluxo consistem em dimensionamento 
preliminar, dimensionamento básico, realização do projeto e fabricação do protótipo 
ou modelo, realização de testes e projeto para fabricação e, por fim, fabricação. 
II) O dimensionamento tem como objetivo determinar os limites físicos do escoamento, 
o qual pode ser denominado caminho hidráulico do escoamento
III) A realização do projeto e fabricação do protótipo, ou modelo, é a etapa do que tem 
como principal objetivo apresentar elementos que elaborarão o projeto e efetuarão 
a fabricação do protótipo, ou modelo, da máquina de fluxo.
IV) A etapa de fabricação é a última do projeto de uma máquina de fluxo. É o momento 
em que tudo o que foi planejado, anteriormente, será fabricado, fisicamente.
É correto o que se afirma em:
a) I, apenas.
b) II e III, apenas.
c) I, III e IV, apenas.
d) I, IV e V, apenas.
e) Todas as afirmativas estão corretas.
188
M
EU
 E
SP
A
Ç
O
Nesta unidade, você terá a oportunidade de aprender sobre as di-
versas curvas características das bombas e das turbinas hidráulicas, 
entendendo como elas são definidas por fabricantes de máquinas 
de fluxo. Você, também, estudará sobre a cavitação, a qual é um 
fenômeno que pode ocorrer nas bombas e nas turbinas hidráulicas.
Curvas características 
e Cavitação
Esp. Pedro Henrique Melo Bottlender
9
Durante toda a nossa disciplina, você aprendeu sobre 
as diversas máquinas de fluxo que estão presentes 
no cotidiano da vida profissional dos engenheiros 
mecânicos e os sistemas onde estão inseridos. Agora, 
já sabe da importância destes equipamentos para 
inúmeros processos produtivos, conforto térmico, 
produção de energia, entre outros. As máquinas de 
fluxo têm o objetivo de adicionar ou retirar energia 
de um fluido quando este está escoando, com carac-
terísticas e propriedades particulares.
Assim como o fluido possui suas caracterís-
ticas de escoamento, as máquinas de fluxo que 
fornecem, ou retiram energia do fluido, também, 
possuem suas características de funcionamento. 
Essas características podem, inclusive, serem de-
finidas como as propriedades de funcionamento 
das máquinas de fluxo. Você imagina como as 
características ou as propriedades de funciona-
mento das máquinas de fluxo são definidas? Sabe 
como é realizada a escolha de uma máquina de 
fluxo para uma específica aplicação?
As responsáveis por determinar a máquina 
correta para uma definida utilidade são as curvas 
características das máquinas de fluxo. É por elas 
que são escolhidas as máquinas corretas para cada 
tipo de caso. As curvas características de funcio-
namento permitem que tenhamos o conhecimen-
to de como uma máquina de fluxo se comportará 
durante uma aplicação para qual ela foi projetada 
ou em uma finalidade diferente. 
Outro tema importante que você precisa 
entender é a cavitação, fenômeno que atinge as 
máquinas de fluxo, as bombas e as turbinas hi-
dráulicas, e se resume na formação de bolhas de 
ar durante o funcionamento das máquinas. Você 
imagina a causa deste fenômeno? Portanto, nesta 
unidade, você aprenderá sobre a escolha de má-
quinas de fluxo, por meio de curvas características 
e a cavitação em máquinas de fluxo.
O tipo de máquina de fluxo pode ser escolhi-
do, por meio das curvas características. Mas o que 
significa essas curvas? As curvas características das 
máquinas de fluxo são as propriedades de funcio-
namento de cada equipamento durante o seu fun-
cionamento. As curvas características são pré-de-
finidas pelos fabricantes das diversas máquinas de 
fluxo, após realizados vários testes em laboratórios 
Falaremos sobre as bombas, você verá que exis-
tem vários tipos delas. As bombas centrífugas são 
usadas em poços profundos, na indústria química 
e petroquímica, para tratamento de efluentes, para 
combate a incêndios e, principalmente, em ins-talações residenciais. Outro grande grupo são as 
bombas de deslocamento positivo, utilizadas em 
processos industriais, no escoamento de líquidos 
viscosos, em dosagens de produtos químicos, entre 
outras várias aplicações.
Digamos que, em algum momento, precisemos 
selecionar dois tipos de bombas rotativas, ou seja, 
temos duas bombas de deslocamento positivo que 
devemos selecionar para suprir nossa necessidade 
em uma aplicação. Você imagina como escolher 
entre as duas bombas de deslocamento positivo 
se elas são semelhantes e têm a mesma finalidade?
Mesmo que as duas bombas sejam semelhan-
tes, elas possuem características diferentes, por 
exemplo, uma das duas bombas possui potência 
maior, ou rendimento maior, uma rotação mais 
elevada, ou seja, cada máquina possui suas carac-
terísticas próprias, que suprem melhor uma apli-
cação ou outra. Por isso, as curvas características 
são fornecidas, e, a partir de uma análise completa 
destas informações, conseguimos selecionar qual 
o equipamento mais adequado.
Aprendemos a determinar as principais in-
formações e as características de sistemas hi-
dráulicos, mas o que garante que o sistema está, 
corretamente, dimensionado? E se a bomba 
190
UNICESUMAR
não for dimensionada corretamente, como po-
demos identificar este problema? A realização 
do dimensionamento incorreto de sistemas de 
bombeamento, sistemas que utilizam turbinas 
hidráulicas, sistemas de ventilação ou qualquer 
outro sistema que emprega máquinas de fluxo 
para transferir ou retirar energia de um meio 
fluido provoca problemas em várias partes e vá-
rios equipamentos que fazem parte do processo. 
Podemos citar vários contratempos quando o 
dimensionamento do sistema é realizado de for-
ma equivocada. Os problemas nas máquinas de 
fluxo, como a bomba e a turbina hidráulica, ou, 
até mesmo, a quebra destes equipamentos estão 
ligados ao projeto de dimensionamento falho. 
Nesses casos, quando o equipamento que realiza 
a transferência de energia não quebra, desgastes 
excessivos em seus componentes podem chegar 
a ocorrer, resultando em aumento no consumo 
da energia elétrica de acionamento do sistema.
O fenômeno chamado cavitação é um pro-
blema que pode ocorrer em estabelecimentos 
industriais que utilizam bombas de deslocamen-
to positivo, em sistemas hidráulicos que usam 
bombas centrífugas, nas turbinas hidráulicas 
utilizadas para geração de energia em usinas 
hidrelétricas, entre outros casos. A cavitação é o 
surgimento de bolhas de ar durante o transporte 
de líquidos em bombas ou turbinas hidráulicas. 
Essas bolhas de ar que entram em contato com 
o rotor acabam implodindo e, assim, provocam 
danificações no rotor da máquina. 
Nesta unidade, você conhecerá e aprenderá 
a interpretar as curvas caraterísticas de algumas 
máquinas de fluxo, além de conhecer e identifi-
car os fatores que modificam as características 
da máquina. Também entenderá o motivo da 
ocorrência da cavitação em máquinas de fluxo 
e as possíveis formas de evitá-la. 
Uma questão importante a que devemos nos 
atentar é que os problemas resultantes de um 
equivocado projeto de dimensionamento conti-
nuam aparecendo, mesmo após as manutenções 
preventivas e corretivas seguirem o que o fabri-
cante especifica. Então, a análise e a escolha, por 
meio das curvas características das máquinas de 
fluxo, é um processo fundamental para atingir o 
objetivo do sistema e da máquina.
O dimensionamento de máquinas de fluxo 
é um tema que está associado à escolha destes 
equipamentos, por meio de curvas características. 
Quando projetamos e dimensionamos um tipo 
de máquina de fluxo como as bombas centrífu-
gas, precisamos realizar testes, com o objetivo de 
verificar os parâmetros que representam o de-
sempenho das máquinas. Esses parâmetros são 
utilizados para a construção das curvas caracterís-
ticas das máquinas de fluxo. Um exemplo prático 
deste tema é a construção dos gráficos das curvas 
características pelas fabricantes de bombas. 
A partir das curvas características dos fabri-
cantes é que nós conseguimos diferenciar as ca-
racterísticas fundamentais para a escolha de uma 
máquina de fluxo para certa utilidade de funcio-
namento. Então, é necessária a correta interpre-
tação destes dados para que haja concordância 
entre as características do sistema hidráulico e a 
máquina que será utilizada. A conciliação entre 
as características da máquina e do sistema em 
que será instalada resulta grandes chances de se 
obterem eficiência energética e um bom funcio-
namento dos equipamentos.
Sabendo da importância de se obter curvas ca-
racterísticas, desafio você a pensar em quais são as 
características relacionadas à construção de curvas 
características de bombas hidráulicas, ou seja, quais 
são as variáveis utilizadas para construir as curvas 
características de uma bomba a partir de testes em 
191
UNIDADE 9
laboratórios? E o que podemos concluir com resul-
tados observados por curvas características?
A cavitação é um fenômeno que deve ser evi-
tado, durante o funcionamento de uma turbina 
ou bomba hidráulica. Portanto, por se tratar de 
tema relevante para um engenheiro, proponho 
novo desafio a você. Cite quais as propriedades 
ou os critérios que influenciam para que ocorra 
a cavitação, e os danos que este fenômeno pode 
ocasionar no sistema hidráulico.
Nos capítulos 2 e 7, você aprendeu sobre as 
bombas centrífugas e sobre as bombas de desloca-
mento positivo ou volumétricas, respectivamente. 
Quando as bombas centrífugas são instaladas em 
sistemas de bombeamento, como em instalações 
prediais para abastecimento de água, pretende-se 
atingir maior vazão quando comparada com a 
pressão do sistema. Já nas bombas de deslocamen-
to positivo, aplicadas em instalações industriais, 
normalmente, busca-se obter maior pressão em 
relação à vazão no sistema.
As bombas centrífugas são utilizadas para 
fornecer energia cinética ao sistema de bombea-
mento, por isso, são necessários valores maiores de 
vazões. Já as bombas de deslocamento positivo são 
empregadas para fornecer mais energia potencial, 
ou seja, pressão. Claro que a energia de pressão 
pode ser transformada em energia cinética, e vi-
ce-versa, porém isso tem um custo. Portanto, che-
gamos à conclusão de que cada bomba é utilizada 
para sua aplicação adequada, sendo assim, cada 
tipo de bomba tem suas próprias curvas caracte-
rísticas. São essas curvas que devemos observar 
para realizar a escolha correta da bomba. Isso 
também vale para as turbinas hidráulicas, cada 
uma possui suas específicas curvas característi-
cas que devem ser analisadas antes de escolher a 
máquina a ser instalada em um empreendimento 
hidrelétrico para geração de energia. 
Caro(a) aluno(a), as curvas características das 
máquinas de fluxo são fornecidas em manuais 
técnicos pelos fabricantes, por meio de gráficos. 
Em relação ao desafio anterior, você pensou nas 
características que são utilizadas para a elabora-
ção dos gráficos das curvas que representam o 
funcionamento das máquinas?
Para as bombas, existem, basicamente, quatro 
curvas características principais que devemos en-
tender, são elas:
• Curva característica da altura x vazão.
• Curva característica da potência x vazão.
• Curva característica do rendimento x vazão.
• Curva característica do NPSH x vazão.
Portanto, são estas as características que devemos 
analisar para entender e selecionar uma bomba 
hidráulica para uma aplicação, ou seja, altura, vazão, 
potência, rendimento e NPSH. Já para as turbinas 
hidráulicas, as propriedades que devemos conhe-
cer para análise e traçado de curvas características 
são: vazão, velocidade de rotação, altura de queda, 
potência no eixo e rendimento total.
Quando ocorre o fenômeno de cavitação 
em uma bomba ou em uma turbina hidráulica, 
o sistema fica sujeito a alguns danos e proble-
mas. Porém a evolução das consequências que 
a cavitação pode trazer à máquina depende de 
alguns fatores, como a intensidade em que está 
ocorrendo a implosão das bolhas,o tempo em 
que a máquina de fluxo fica sujeita à cavitação, 
as características dos materiais utilizados em sua 
fabricação e as propriedades do fluido utilizado.
A cavitação pode provocar ruído durante o 
funcionamento da máquina, vibração e desgas-
te das superfícies, além de interferir nas curvas 
características do equipamento. A eficiência do 
equipamento mecânico também é afetada pela 
cavitação, diminuindo a capacidade de transfe-
192
UNICESUMAR
rência ou retirada de energia do fluido. A vibração e o ruído que ocorre quando a bomba ou a turbina 
está trabalhando juntamente com a cavitação são advindos do processo de colapso das bolhas. Os dois 
parâmetros que influenciam, diretamente, na ocorrência ou não da cavitação em máquinas de fluxo são:
• NPSH (Net Positive Suction Head).
• Altura de sucção máxima.
Na sequência, você se aprofundará nos dois assuntos da unidade e analisará as curvas características 
das bombas e das turbinas hidráulicas e, também, entenderá por completo o acontecimento de cavi-
tação em máquinas de fluxo.
A altura manométrica é a energia em forma de pressão de líquido entre a entrada, a região de sucção e a 
saída da bomba, região de recalque, ou seja, essa é a energia necessária para o fluido ser transportado de 
um ponto inicial até um ponto final. Resumindo, a vazão é a relação entre o volume de água e o tempo 
em que esse volume é transportado entre os pontos de sucção e recalque do sistema de bombeamento. 
Os dois grandes fatores que caracterizam as bombas são os valores de altura manométrica e a vazão 
do equipamento. Por serem características fundamentais, a relação entre a vazão e a altura manomé-
DIÁRIO DE BORDO
193
UNIDADE 9
trica são representadas na forma de gráficos, denominando-se curva característica principal de uma 
bomba. Quando juntamos outras grandezas, como velocidade de rotação, potência motriz, rendimento, 
diâmetro do rotor e altura de aspiração com a curva característica principal, formamos as outras curvas 
características, as quais são definidas pelos fabricantes, por meio de testes em laboratórios. Assim, as 
curvas características são informações essenciais para a escolha de uma bomba em projetos de sistemas 
de bombeamento (GOMES et al., 2012).
Como vimos anteriormente, temos quatro curvas características que mais são utilizadas para a escolha 
de bombas, são as que relacionam a altura manométrica, o rendimento, a potência e o NPSH com a vazão.
Você aprenderá, agora, sobre a curva característica que relaciona a altura manométrica com a vazão, 
obtida a partir de ensaios de pressão e vazão da bomba, e é representada por uma parábola. Além disso, 
deve-se descontar os efeitos do atrito, que modificam a curva da bomba. Esta curva característica é 
definida com base na vazão que a bomba pode recalcar em operação e a altura manométrica total a 
qual essa vazão pode ser transportada de um ponto de sucção até um ponto de recalque. 
Não podemos confundir a curva característica da bomba com a curva do sistema. A curva da bomba 
trata-se de informações que desrespeitam somente estas máquinas de fluxo, e as curvas do sistema 
são informações relacionadas com as tubulações, reservatórios e cotas dos níveis de água dos pontos 
iniciais e finais do sistema de bombeamento. Porém a junção entre as curvas da bomba e as curvas do 
sistema fornecem o ponto de funcionamento da bomba (ELETROBRÁS, 2005).
A Figura 1 a seguir apresenta a curva característica de uma bomba do fabricante KSB.
Figura 1- Curva característica da bomba KSB WKL 125 / Fonte: Eletrobrás (2005, p. 70).
Ponto de funcionamento
Bomba KSB WKL 125
Rotor 320 mm – 1750 RPM
H
M
T 
(m
ca
)
Vazão (m³/h)
80
60
40
20
0
50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350
Descrição da Imagem: a imagem apresenta o aspecto da curva de uma bomba KSB WKL 125. A bomba que está 
sendo analisada no gráfico possui um rotor de 320 milímetros e uma rotação de 1750 rotações por minuto.
194
UNICESUMAR
Veja que o gráfico foi construído com relação à altura monométrica, em metros de coluna de água (
mca ) pela vazão em (m h3 / ). Todavia, normalmente, os gráficos das curvas características das bom-
bas são construídos com relação à altura manométrica em metros e à vazão em (m h3 / ). A Figura 2 
a seguir apresenta o gráfico da curva característica de uma bomba da marca KSB.
Figura 2 - Curva característica da bomba KSB Meganorm / Fonte: KSB (2013, p. 3).
A Figura 2 expressa as curvas características de um tipo de bomba. Veja que temos diferentes tamanhos 
de rotores, ou seja, cada curva desrespeita um tipo de rotor com dimensões variadas. Também, temos, 
no gráfico, as curvas dos rendimentos, as quais interceptam as curvas de cada tamanho de rotor.
As curvas que foram apresentadas, na figura, também podem ser denominadas curvas de iso-ren-
dimento, que indicam valores fixos de rendimentos de uma bomba para variados tamanhos de rotores 
em relação à determinada vazão e altura manométrica. Portanto, em um mesmo gráfico, temos diversas 
curvas características (PROCEL, 2009).
Observe a Figura 3 a seguir, ela indica como realizar a análise de um gráfico com curvas de iso-rendimento.
Qm³/h
H
m
50
40
30
20
10
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
30 40 45 50
55
58
60%� �
O147
O141
O124
O111
O100
O9039
42
Descrição da Imagem: a imagem apresenta a curva característica da bomba do fabricante KSB. Nela, conseguimos 
constatar diferentes diâmetros de rotor da bomba para diferentes alturas manométricas e vazões.
195
UNIDADE 9
Figura 3 - Escolha de rendimento a partir de curvas características / Fonte: Eletrobrás et al. (2009, p. 129).
Para encontrar o rendimento de uma bomba a partir de curvas de iso-rendimento, é necessário saber 
qual a vazão e a altura manométrica com que a bomba trabalhará. A partir disso, traçamos uma reta 
perpendicular em relação à vazão e uma reta perpendicular em relação à altura do sistema. Assim, 
definido um diâmetro para o rotor, precisamos apenas analisar o ponto de cruzamento das duas retas 
para descobrir o rendimento da máquina. A partir destas curvas, também podemos selecionar o rotor 
que terá o maior rendimento em relação a uma vazão de trabalho e uma altura manométrica.
Portanto, segundo Gomes et al. (2012), a curva característica principal a qual é obtida e analisada em 
relação aos valores de altura e vazão, pode ter características diferentes, as quais são destacadas a seguir:
• Curva característica Plana (flat): associada com máquinas que possuem rotores largos, com um 
número grande de pás e grande ângulo de saída. Portanto, a variação da altura manométrica 
varia pouco com a variação da vazão.
• Curva característica Com muita inclinação (step): associadas a rotores menores e com número 
pequeno de pás. Portanto, a altura manométrica possui uma grande variação com a mudança 
da vazão.
• Curva característica Padrão (rising): possui comportamento interposto entre as curvas flat e 
step, ou seja, possui variação de altura mediana com a variação da vazão.
H 
SISTEMA
H
Q
 SISTEMA
Q
D1
D2
D3
70%
80%
85%
86%
85%
80%
70%
Descrição da Imagem: a imagem apresenta um gráfico com curvas características de rendimentos e diâmetros do 
rotor em relação à altura manométrica e vazão da bomba.
196
UNICESUMAR
• Curva característica Instável (drooping): representa equipamentos com altura manométrica 
máxima superior à altura com vazão nula (Shut off). Aqui, a máquina pode operar em alturas inter-
mediárias entre esse valor, ocasionando instabilidade ao sistema por possuir duas vazões distintas.
A Figura 4 apresenta os três tipos de curvas características que relacionam a altura manométrica e vazão.
Figura 4 - Tipos de curvas características principais: a) flat, b) step, c) rising e d) drooping / Fonte: Gomes et al. (2012, p. 33).
Como falamos anteriormente, as curvas das bombas são informações distintas das curvas dos sistemas. 
O ponto de trabalho (PT) é definido quando a curva da bomba intercepta a curva do sistema, ou seja,esse é o ponto de operação da máquina de fluxo. Quando é necessário operar em outro ponto sem 
ser o de trabalho, precisamos modificar a curva do sistema, a curva da bomba ou ambas as curvas 
(GOMES et al., 2012).
Figura 5 - Ponto de trabalho (PT) de uma bomba / Fonte: adaptada de Gomes et al. (2012, p. 33).
a) b) c) d)
H H H H
Q Q Q QQ1 Q2
Descrição da Imagem: a imagem relata os quatro tipos de curvas características principais das bombas. O que 
define cada uma é a relação da variação de altura manométrica em relação à variação de vazão
Curva da bomba
Curva do sistema
PT
H
Ht
Hg
Qt Q
Descrição da Imagem: a imagem demonstra a superposição da curva do sistema com a curva de uma bomba. Jus-
tamente neste ponto definimos o ponto de trabalho da máquina de fluxo, ou seja, definimos a altura manométrica 
e a vazão excelente para o trabalho.
197
UNIDADE 9
Se precisarmos alterar o ponto de trabalho da máquina, podemos fazer isso de três formas, alterando 
a curva do sistema, alterando a curva da bomba por meio da rotação e alterando a curva da bomba 
por meio do diâmetro do rotor. O primeiro caso consiste em modificar as características do sistema, 
mudando a altura geométrica e suas perdas de carga. O segundo caso baseia-se em modificar a velo-
cidade de rotação por meio de inversores de frequência, originando uma nova curva característica da 
bomba. O último caso resume-se em modificar o diâmetro do rotor para alterar a curva característica 
da bomba, tendo atenção com o tamanho da carcaça da máquina, para que consiga suportar rotores 
de diferentes tamanhos (GOMES et al., 2012).
Agora, falaremos sobre as outras três curvas características das bombas. A curva da potência rela-
cionada com a vazão faz a associação da potência necessária para bombear determinada vazão. Em 
outras palavras, é a potência denominada BHP (Brake Horse Power) que o motor deve proporcionar 
ao eixo da bomba para que a vazão de líquido seja transportada de um ponto ao outro (ELETROBRÁS, 
2005). A Figura 6 apresenta um gráfico que demonstra a curva da potência pela vazão.
Figura 6 - Curva característica da Potência x Vazão da bomba KSB Meganorm / Fonte: KSB (2013, p. 10).
Veja, na Figura 6, que existem diversas curvas, cada uma para um específico diâmetro de rotor. Portanto, 
para certa vazão e um rotor com tamanho específico, é determinada uma potência de acionamento 
que será transferido do motor para a bomba. A curva de rendimento relacionada com a vazão é muito 
importante para a escolha da bomba, pois ela representa qual a melhor vazão de trabalho para atingir 
um alto rendimento da máquina. Por meio desta curva, conseguimos obter mais eficiência no sistema 
de bombeamento. Observe a Figura 7 a seguir:
P
hp
Q m3 / h
9
7
5
3
0 5 10 15 20 30 35 40 45
176
168
161
154
144
136
Descrição da Imagem: a imagem apresenta a curva característica da bomba do fabricante KSB, que relaciona a 
potência e a vazão do equipamento utilizado.
198
UNICESUMAR
Figura 7 - Curva característica do Rendimento x Vazão da bomba KSB WKL 125 / Fonte: Eletrobrás (2005, p. 74).
Observe que, na Figura 7, temos um ponto de máximo rendimento, onde está representado pelo má-
ximo da curva, aproximadamente, 240 m h3 / , desta forma, conseguimos alcançar um rendimento 
de 80 %.
Por fim, precisamos entender o que é a curva de NPSH relacionada com a vazão. Esta curva define 
qual a pressão mínima do líquido para que ele não evapore e se condense na entrada interna da bomba. 
Esta curva também é fornecida pelo fabricante da bomba e sua má interpretação pode levar ao fenômeno 
chamado cavitação do rotor da bomba, pois a tubulação de sucção será dimensionada de forma equivo-
cada (PROCEL, 2009). A Figura 8 a seguir apresenta a curva de NPSH de uma bomba do fabricante KSB.
Rendimento (%) - Bomba KSB WKL 125
Roto 320 mm - 1750 RPM
Re
dn
im
en
to
 (%
)
Vazão (m3/h)
50 100 150 200 250 300 350
90
80
70
60
50
40
30
Descrição da Imagem: a imagem apresenta a curva característica da bomba do fabricante KSB, realizando a relação 
do rendimento com a vazão da máquina.
NPSH
m
Q m3/h
Q m3/h
8
6
4
2
0
260
0 20 40 60 80 120 140 160 180 200
Descrição da Imagem: a imagem apresenta a curva característica da bomba do fabricante KSB, fazendo relação 
entre o NPSH e a vazão.
199
UNIDADE 9
Figura 8 - Curva característica do NPSH x Vazão da bomba KSB Meganorm / Fonte: KSB (2013, p. 20).
Caro(a) aluno(a), agora que já vimos as quatro curvas características das bombas, você aprenderá as três 
formas com que as curvas características podem ser apresentadas. A primeira maneira de apresentação 
é pelas curvas características esquemáticas, esta se resume em juntar as características vistas, anterior-
mente, em função da vazão. A Figura 9 apresenta a ilustração de curvas características esquemáticas.
Figura 9 - Curvas características esquemáticas / Fonte: Gomes et al. (2012, p. 34).
A segunda maneira de apresentar as curvas características é pelas curvas de cobertura hidráulica, 
as quais são muito utilizadas na pré-seleção da bomba. A partir de valores de vazão e altura, pode-
mos determinar, previamente, o modelo da bomba, realizando uma análise mais completa com as 
demais curvas, posteriormente (GOMES et al., 2012). A Figura 10 apresenta um exemplo de curvas 
Vazão
A
M
T
curva da bomba
rendimentoShuto�
curva do sistema
Vazão
no PME
potência
Po
tê
nc
ia
Descrição da Imagem: a imagem relata as curvas características esquemáticas de uma bomba. Neste gráfico, são 
relacionadas as diversas curvas com a vazão.
200
UNICESUMAR
de cobertura hidráulica.
Figura 10 - Curvas de cobertura hidráulica / Fonte: KSB (2013, p. 1).
Por fim, a última maneira de apresentar as curvas características é a partir das curvas apresentadas 
pelo fabricante. Elas resumem características fundamentais para seleção das bombas com rotores de 
diferentes diâmetros. Vimos este tipo de apresentação nas Figuras 1, 6, 7 e 8.
As curvas características das turbinas hidráulicas são apresentadas em relação a algumas grande-
zas do Sistema Técnico de Unidade, como a vazão, a rotação, a altura de queda, a potência no eixo, o 
rendimento total e grau de abertura (menor distância entre a cauda de uma pá do sistema diretor e a 
seguinte) (HENN, 2012).
Analisaremos as curvas da vazão em função da rotação de turbinas com mesmo grau de abertura. 
Segundo Henn (2012), para as turbinas Pelton, a curva da vazão em função da rotação para um mesmo 
Q m3/h
Q U.S. gpm
300
200
100
50
40
30
20
10
4 5 10 20 30 40 50 100 200 300 400 500 800
500
400
300
200
100
50
40
H
ft
20 30 40 50 100 200 300 400 500 1000 2000 3000
32-250.1
25-200
(A)
25-150
(A)
32-250
32-200.1
32-160.1
32-125.1
32-200
32-160
32
125
40-250
40-200
40-160
40-125
50-250
(B)
50-200
50-160
50-125
65-125
65-160
80-160
(B)
100-160
(C)
100-200
(C)
80-200
(C)
80-250
(C)
65-250
(C)
65
200
Descrição da Imagem: a imagem apresenta as curvas de cobertura hidráulica das bombas do fabricante KSB. Este 
gráfico relaciona inúmeros modelos de bombas com alturas e vazões.
201
UNIDADE 9
grau de abertura é paralela ao eixo da abcissa, ou seja, com a variação da rotação do rotor da turbina, 
a vazão se mantém constante, pois a velocidade da água e a seção de passagem do fluxo do injetor são 
constantes. Já para as turbinas hidráulicas de reação rápidas, a curva tem inclinação ascendente. Para 
as turbinas hidráulicas de reação lentas, a curva tem inclinação descente. Observe a Figura 11 a seguir.
Figura 11 - Curvas da vazão em relação a rotação das turbinas hidráulicas / Fonte: Henn (2012, p. 194).
Observando a Figura 10, percebemos que, para as turbinas de reação rápida, à medida que aumentamos 
a rotação, a vazão também aumenta. Porém, para as turbinas de reação lenta, quando necessitamos 
aumentar a vazão do sistema, é preciso diminuir a rotação da máquina.
Agora, observe a Figura 11 a seguir, a respeito das curvas características de uma turbina com tama-nho semelhante às utilizadas na usina hidrelétrica de Tucuruí, localizada no estado do Pará.
Descrição da Imagem: a imagem apresenta as curvas de turbinas Pelton, de reação lenta e reação rápida, fazendo 
a relação da vazão com a rotação da máquina.
202
UNICESUMAR
Figura 11 - Curvas características da turbina, relacionando o rendimento e vazão com a rotação / Fonte: Henn (2012, p. 195).
A partir da análise das curvas de rendimento da Figura 11 e tendo como base valores iniciais de rota-
ção e vazão, podemos concluir que esta máquina de fluxo foi projetada para ter um grau de abertura 
a = 80% , pois é o ponto de rendimento máximo igual a 93% (HENN, 2012).
Caro(a) aluno(a), agora, aprenderemos alguns conceitos sobre cavitação, um fenômeno que pode 
ocorrer nas máquinas de fluxo que utilizam líquidos durante seu período de operação. Segundo 
Henn (2012), a cavitação é a formação de bolhas ou cavidades compostas por certa quantidade 
de vapor em um líquido em movimento e, posteriormente, o colapso das mesmas. A formação de 
bolhas ocorre pelo fato de a pressão, em um ponto qualquer do escoamento, ser menor ou igual à 
pressão de vaporização do líquido na temperatura de escoamento, provocando a erosão de partes da 
máquina de fluxo. A cavitação pode provocar mudanças nas características das máquinas de fluxo, 
como diminuição do rendimento, redução da potência da máquina e queda na vazão de trabalho, 
antes mesmo de provocar os danos pela erosão.
H=60,8 m = constante
η (%)
93
0
0 81,82 163,64 n(rpm)
Q (m3/s)
576
0
0 81,82 n (rpm)
a = 20%
a = 40%
a = 60%
a = 80%
a = 100%
a = 100%
a = 80%
a = 60%
a = 40%
a = 20%
Descrição da Imagem: a imagem apresenta a relação do rendimento e da vazão com a rotação da uma turbina 
hidráulica com porte semelhante às instaladas na UHE de Tucuruí.
203
UNIDADE 9
Analise a Figura 12 para entender melhor como ocorre o processo de erosão por cavitação das 
máquinas de fluxo.
Figura 12 - Formação e implosão das bolhas durante o processo de cavitação / Fonte: Henn (2012, p. 129).
A Figura 12 especifica o fenômeno de cavitação em turbinas hidráulicas, ocorrência comum em tur-
binas do tipo Francis, Kaplan e Hélice, as quais possuem velocidades altas de escoamento do fluido na 
localidade, próxima as arestas de saída, dando origem a zonas de baixa pressão. Nestas regiões, quando 
a pressão absoluta do líquido em escoamento é menor que a pressão de vaporização da água, surgem 
bolhas de vapor, e estas acompanham o escoamento para regiões onde a pressão se encontra mais 
elevada, assim, elas aumentam de tamanho até atingir regiões onde a pressão é maior que a pressão 
de vaporização da água. Quando as bolhas atingem esse ponto de maior pressão, o vapor que estava 
no interior das bolhas condensa-se, repentinamente, ocasionando a implosão das bolhas. 
Portanto, é a implosão das bolhas que, em contato com superfícies da máquina, causam golpes 
concentrados e repetitivos que provocam desagregação de partículas do material da máquina por 
fadiga, originando a cavitação por erosão (HENN, 2012).
A Figura 13 apresenta um rotor de bomba centrífuga que foi danificado pelo fenômeno de cavitação.
Rotor
Tubo de
sucção
L
p p
Pressão
absoluta
da água
Bolhas de
vapor d´água
Descrição da Imagem: a imagem mostra a formação de bolhas e, posteriormente, a implosão das mesmas, ocasio-
nando o processo de cavitação. O local em questão é um tubo de sucção da turbina hidráulica.
204
UNICESUMAR
Figura 13 - Fenômeno de cavitação no rotor da bomba centrífuga / Fonte: Coelho (2006, p. 7).
Após analisarmos a Figura 13, podemos pensar em alguns fatores que ajudam a diminuir a ocorrência 
de cavitação em máquinas de fluxo. Um fator importante a ser considerado é o material de fabricação 
dos componentes das máquinas de fluxo. Os mais utilizados são classificados em ordem de resistência 
à cavitação, com base em suas velocidades de erosão. Veremos isso, no Quadro 1 a seguir.
Material Velocidade de erosão relativa
Aço inoxidável soldado 17% Cr – 7% Ni
Fundição de aço inoxidável 12% Cr
Aço inoxidável soldado 18% Cr – 8% Ni
Bronze ao alumínio
Fundição de aço com 0,33 %C
Bronze ao manganês
Fundição de ferro
1
3
5
13
37
80
224-375
Quadro 1 - Velocidade de erosão relativa de materiais utilizados em máquinas de fluxo / Fonte: Henn (2012, p. 132).
Caro(a) aluno(a), analisando o Quadro 1, percebemos que o melhor material para utilizar em com-
ponentes das máquinas de fluxo que serão expostos ao fenômeno de cavitação é o aço inoxidável, 
com 17% de Cr e 7% de Ni, pois são materiais que possuem um grande limite de elasticidade e boa 
tenacidade, aliados com ótimas propriedades de soldagem e usinagem. Um detalhe importante que 
devemos considerar é a superfície da peça, quando uma superfície está polida, sua resistência à erosão 
aumenta (HENN, 2012).
Segundo Henn (2012), quando utilizamos bombas para realizar o transporte de líquido, devemos 
manter a pressão em qualquer ponto da linha de sucção sempre maior que a pressão de vapor do 
Descrição da Imagem: a imagem mostra a danificação do rotor de uma bomba hidráulica centrífuga, ocasionada 
por cavitação, ou seja, formação de bolhas de ar pela variação da pressão do líquido em escoamento.
205
UNIDADE 9
líquido. O NPSH (Net Positive Suction Head) é definido como a energia disponível por unidade de 
peso, medida na boca de sucção da bomba, ou seja, é a energia para transportar o líquido através da 
canalização de sucção e no seu percurso no interior do rotor, sem visco de vaporização. Em sistemas 
de bombeamento, temos o NPSH disponível, o qual é a energia específica disponível para introduzir 
o líquido na bomba sem que haja vaporização, e o NPSH requerido, o qual é a energia específica mí-
nima requerida pela bomba para que não haja risco de cavitação. Uma maneira de evitar a cavitação 
é respeitando a seguinte relação:
NPSH NPSHdisponível requerido≥
Assim, se o NPSH requerido pela bomba, em uma vazão de operação, for menor que o NPSH dispo-
nível, a cavitação na região de sucção da bomba será evitada.
206
UNICESUMAR
A cavitação é um fenômeno indesejado que pode ocorrer nas bom-
bas e nas turbinas hidráulicas. Precisamos entender o real motivo 
da ocorrência deste fenômeno que provoca o desgaste de partes 
das máquinas. O vídeo indicado a seguir destaca o que aprendemos 
sobre cavitação, durante a unidade, apresentando exemplos com 
imagens ilustrativas de cavitação em bombas e turbinas hidráulicas.
Para acessar, use seu leitor de QR Code.
Caro(a) aluno(a), queremos, agora, debater sobre o que você apren-
deu nesta unidade, ou seja, as curvas características que regem as 
máquinas de fluxo e o fenômeno de cavitação. Portanto, convido 
você a acessar o QR Code com o seu celular.
https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/9801
https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/9936
Caro(a) aluno(a), as curvas características das máquinas de fluxo são essenciais para inúmeros tipos de 
projetos e aplicações. O profissional que trabalha com sistemas hidráulicos que utilizam máquinas de 
fluxo, como as bombas hidráulicas, necessitam das informações contidas em gráficos que relacionam 
curvas características. É nestas curvas que estão contidas as informações e as variáveis essenciais que 
utilizamos para dimensionar, ou escolher uma bomba hidráulica para um sistema de bombeamento. 
Vamos pensar em alguns exemplos que vimos nas unidades anteriores.
Vimos o exemplo de um sistema de bombeamento projetado para irrigar uma plantação cujo ob-
jetivo era transportar água de um rio, por meio da tubulação de sucção, passar pela bomba e chegar 
até a tubulação de recalque, para, posteriormente, distribuir o fluxo de água para as diversas partes da 
plantação. As curvas características são comumente utilizadas em bombas hidráulicas, mas, como vimos 
nesta unidade, podemos utilizá-las, também, em turbinas hidráulicas. Quando projetamos um sistema 
de bombeamento aplicado em prédios e casas, necessitamos escolher uma entre as inúmerasbombas 
dos diversos fabricantes destes equipamentos. Portanto, as curvas características são imprescindíveis 
em qualquer projeto para a escolha e análises de bombas e turbinas hidráulicas em sistemas hidráulicos.
207
UNIDADE 9
Vamos praticar o que aprendemos nesta unidade? Desafio você a completar o Mapa Mental a 
seguir sobre as curvas características das bombas hidráulicas. Perceba que alguns quadros não 
estão completos, ou seja, você deve continuar o trabalho deixando o Mapa totalmente completo. 
A sequência é a seguinte:
- Na segunda linha, você deve escrever o tipo de curva característica.
- Na terceira linha, você deve escrever o que representa cada uma das curvas características.
- Na quarta linha, você deve esboçar um exemplo do tipo de curva característica.
1
2
3
4
Curvas características
Potência x vazãoAltura manométrica
x vazão
representa qual a
melhor vazão de
trabalho para atingir
um alto rendimento
da bomba
NPSH
Q
208
M
A
P
A
 M
EN
TA
L
1. Leia as afirmações a seguir sobre as curvas características das máquinas de fluxo:
I) As curvas características das máquinas de fluxo são as propriedades de funciona-
mento de cada equipamento durante o seu funcionamento.
II) As curvas características não são definidas pelos fabricantes.
III) É necessária a correta interpretação das curvas características para que haja concor-
dância entre as características do sistema hidráulico e a máquina que será utilizada.
IV) Podemos citar as curvas características da altura, da potência, do rendimento e 
do NPSH em função da vazão como principais curvas características das bombas 
hidráulicas.
É correto o que se afirma em:
a) I, apenas.
b) II, apenas.
c) I, III e IV, apenas.
d) I e III apenas.
e) Todas as afirmativas estão corretas.
2. Marque a alternativa correta sobre alguns conceitos relacionados às curvas caracterís-
ticas das máquinas de fluxo.
a) A altura manométrica é a energia em forma de pressão de líquido entre a entrada, 
região de sucção, e a saída da bomba, região de recalque, ou seja, essa é a energia 
necessária para o fluido ser transportado de um ponto inicial até um ponto final.
b) A vazão é a relação entre a massa de água e a velocidade em que essa massa é trans-
portada entre os pontos de sucção e recalque do sistema de bombeamento.
c) Os dois grandes fatores que caracterizam as bombas são os valores de pressão e a 
velocidade do equipamento.
d) Por não ser característica fundamental, a relação entre a vazão e a altura manométrica 
não representa informações importantes da bomba.
e) A curva característica que relaciona a altura manométrica com a vazão é obtida a partir 
de ensaios de velocidades da bomba, e é representada por uma reta.
209
A
G
O
R
A
 É
 C
O
M
 V
O
C
Ê
3. Leia as afirmativas a seguir sobre as curvas características das máquinas de fluxo e 
marque (V) para as alternativas verdadeiras e (F) para as alternativas falsas:
 ) ( A curva característica principal é definida com base na vazão que a bomba pode recal-
car em operação e a altura manométrica total a qual essa vazão pode ser transportada 
de um ponto de sucção até um ponto de recalque.
 ) ( Podemos concluir que as curvas características da bomba são as mesmas curvas 
características do sistema.
 ) ( As curvas das bombas são informações que desrespeitam somente estas máquinas 
de fluxo, e as curvas do sistema são informações relacionadas às tubulações, aos 
reservatórios e às cotas dos níveis de água dos pontos iniciais e finais do sistema de 
bombeamento.
 ) ( A junção entre as curvas da bomba e as curvas do sistema fornecem o ponto de 
funcionamento da bomba.
 ) ( Para encontrar o rendimento de uma bomba a partir de curvas de iso-rendimento, 
precisamos saber qual a vazão e a altura manométrica com que a bomba trabalhará. 
Marque a alternativa que apresenta a sequência correta.
a) V, V, V, V, V.
b) V, F, F, V, V.
c) V, F, V, V, F.
d) F, V, F, F, F.
e) V, F, V, V, V.
210
A
G
O
R
A
 É
 C
O
M
 V
O
C
Ê
4. Leia as afirmações a seguir sobre o fenômeno de cavitação nas máquinas de fluxo:
I) A cavitação é caracterizada por causar desgastes nos rotores das bombas e nas tur-
binas hidráulicas por conta das impurezas presentes nos líquidos que estão sendo 
transportados no sistema. 
II) A formação de bolhas ocorre pelo fato de a pressão, em um ponto qualquer do es-
coamento, ser menor ou igual à pressão de vaporização do líquido na temperatura 
de escoamento, provocando a erosão de partes da máquina de fluxo.
III) A cavitação pode provocar mudanças nas características das máquinas de fluxo, 
como diminuição do rendimento, redução da potência da máquina e queda na vazão 
de trabalho.
IV) Se o NPSH requerido pela bomba, em uma vazão de operação, for menor que o 
NPSH disponível, a cavitação na região de sucção da bomba será evitada.
É correto o que se afirma em:
a) I, apenas.
b) I, II e III, apenas.
c) I, III e IV, apenas.
d) II, III e IV, apenas.
e) Todas as afirmativas estão corretas.
211
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G
O
R
A
 É
 C
O
M
 V
O
C
Ê
UNIDADE 1
CAMPOS, M. C. Máquinas hidráulicas. Curitiba: Universidade Federal do Paraná – DEMEC, 2015. 
Disponível em: http://ftp.demec.ufpr.br/disciplinas/TM251/Aulas%20Maquinas%20Hidraulicas%20
V19.pdf. Acesso em: 16 jun. 2021.
HENN, E. L. Máquinas de Fluído. Santa Maria: Editora UFSM, 2012.
VERDE, W. M. Máquinas de Fluxo. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S. A., 2018.
UNIDADE 2
BRASIL, A. N. Bombas – Classificação e descrição. Universidade de São Paulo: Máquinas 
Termohidráulicas de Fluxo, 2010. Disponível em: https://sistemas.eel.usp.br/docentes/arqui-
vos/5817712/LOQ4015/capitulo3_bombasclassificacaoedescricao.pdf. Acesso em: 17 jun. 2021.
CTGÁS-ER. Bombas. Natal: CTGÁS-ER, 2011. Disponível em: https://www.academia.edu/19368961/
Apostila. Acesso em: 17 jun. 2021. 
ELETROBRÁS et al. Bombas: guia básico. Brasília: IEL/NC, 2009. Disponível em: https://www.
academia.edu/31815447/GUIA_BASICO_DE_BOMBAS. Acesso em: 17 jun. 2021. 
UNIDADE 3
CTGÁS-ER. Bombas. Natal: CTGÁS-ER, 2011. Disponível em: https://www.academia.edu/19368961/
Apostila. Acesso em: 17 jun. 2021. 
ELETROBRÁS et al. Bombas: guia básico. Brasília: IEL/NC, 2009. Disponível em: https://www.
academia.edu/31815447/GUIA_BASICO_DE_BOMBAS. Acesso em: 17 jun. 2021. 
GOMES, H. P.; CARVALHO, P. S. O. de (org.). Manual de sistemas de bombeamento: Eficiência 
Energética. João Pessoa: Editora Universitária / UFPB, 2012.
GUEDES, H. A. S. Hidráulica. Pelotas: Universidade Federal de Pelotas, 2018. Disponível em: ht-
tps://wp.ufpel.edu.br/hugoguedes/files/2018/08/Apostila-Hidr%C3%A1ulica-versao-2018_2.pdf. 
Acesso em: 18 jun. 2021.
212
R
EF
ER
ÊN
C
IA
S
UNIDADE 4
ELETROBRÁS et al. Ventiladores e Exaustores: guia básico. Brasília: IEL/NC, 2009. Disponível 
em: https://docplayer.com.br/6980105-Ventiladores-e-exaustores-guia-basico.html. Acesso em: 17 
jun. 2021. 
MACINTYRE, A. J. Ventilação Industrial e Controle de Poluição. Rio de Janeiro: Livros Técnicos 
e Científicos Editora S. A., 1990.
UNIDADE 5
CARVALHO, R. C.; TOUFEN JÚNIOR, C.; FRANCA, A. S. Ventilação mecânica: princípios, análise 
gráfica e modalidades ventilatórias. J Bras Pneumol., n. 33, s. 2, p. 1-17, jul./2007. Disponível em: 
https://www.scielo.br/j/jbpneu/a/4y7hFzHCx3HwdWpjpD9yNQJ/?lang=pt. Aces- so em: 21 jun. 2021.
MACINTYRE, A. J. Ventilação Industrial e Controle de Poluição. Rio de Janeiro: Livros Técnicos 
e Científicos Editora S. A., 1990.
UNIDADE 6
HENN, E. L. Máquinas de Fluído. Santa Maria: Editora UFSM, 2012.
MACINTYRE, A. J. Máquinas Motrizes Hidráulicas. Rio de Janeiro: Editora Guanabara Dois S. 
A., 1983.
MELLO JÚNIOR, A. G. de. A turbina de fluxo cruzado (Michell-Banki) como opção para cen-
trais hidráulicas de pequeno porte. Dissertação (Pós-Graduação) - Universidade de São Paulo, 
São Paulo, 2000.
UNIDADE 7
HENN, E. L. Máquinas de Fluído. Santa Maria: Editora UFSM, 2012.
MACINTYRE, A. J. Bombas e Instalações de Bombeamento. Rio de Janeiro:Livros Técnicos e 
Científicos Editora S. A., 1987.
PALMIERI, A. C. Manual de hidráulica básica. Porto Alegre: Albarus Sistemas Hidráulicos, 1994.
213
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S
UNIDADE 8
BOTTLENDER, P. H. M. Dimensionamento e prototipagem de uma turbina Kaplan. 2019. 62 f. 
Monografia (Graduação em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Santa Maria, Campus 
Cachoeira do Sul, (UFSM-CS), Cachoeira do Sul, Rio Grande do Sul.
SOUZA, Z. Projetos de Máquinas de Fluxo: tomo I, base teórica e experimental. Rio de Janeiro: 
Editora Interciência, 2011a.
SOUZA, Z. Projetos de Máquinas de Fluxo: tomo II, bombas hidráulicas com rotores radiais e 
axiais. Rio de Janeiro: Editora Interciência, 2011b. 
SOUZA, Z. Projetos de Máquinas de Fluxo: tomo III, turbinas hidráulicas com rotores tipo Francis. 
Rio de Janeiro: Editora Interciência, 2011c.
SOUZA, Z. Projetos de Máquinas de Fluxo: tomo IV, turbinas hidráulicas com rotores axiais. Rio 
de Janeiro: Editora Interciência, 2011d.
SOUZA, Z. Projetos de Máquinas de Fluxo: tomo V, turbinas ventiladores com rotores radiais e 
axiais. Rio de Janeiro: Editora Interciência, 2011e. 
UNIDADE 9
COELHO, W. R. Análise do fenômeno de cavitação em bomba centrífuga. 234f. Dissertação 
(Mestrado) - Universidade Estadual Paulista, Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira, 2006.
ELETROBRÁS et al. Bombas: guia básico. Brasília: IEL/NC, 2009. Disponível em: https://www.
academia.edu/31815447/GUIA_BASICO_DE_BOMBAS. Acesso em: 17 jun. 2021. 
ELETROBRÁS. Eficiência Energética em Sistemas de Bombeamento. Rio de Janeiro: Eletrobrás; 
Procel, 2005. 
GOMES, H. P.; CARVALHO, P. S. O. de (org.). Manual de sistemas de bombeamento: Eficiência 
Energética. João Pessoa: Editora Universitária/UFPB, 2012.
HENN, E. L. Máquinas de Fluído. Santa Maria: Editora UFSM, 2012.
KSB BOMBAS HIDRÁULICAS S. A. Manual de Curvas Características, Bomba centrífuga com 
corpo espiral dividido radialmente. São Paulo: KSB, 2013. 
214
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UNIDADE 1
1. B. As máquinas de fluxo são definidas como um transformador de energia que utiliza trabalho 
mecânico, o fluido não se encontra confinado e passa por um meio rotativo, transformando 
energia de fluido em energia mecânica.
2. D. As afirmativas I e IV estão corretas. Na afirmativa II, as turbinas hidráulicas que são empre-
gadas em usinas hidrelétricas para geração de energia. Na afirmativa III, as bombas hidráulicas 
que são utilizadas para irrigação de lavouras.
3. Nas máquinas de deslocamento positivo o fluido passa pela máquina, uma quantidade deste 
é confinada e passa a sofrer variações de grandezas. Nas máquinas de fluxo, o fluido que passa 
através destas nunca está confinado, isto significa que este passa em um fluxo contínuo através 
da máquina, e suas trocas de energia ocorrem, por meio de efeitos dinâmicos entre o rotor.
4. C. As afirmativas I, II e IV estão corretas. Destacando o que está incorreto, as máquinas de fluxo 
não são classificadas de acordo com a vazão do fluido. As turbinas hidráulicas são máquinas de 
fluxo, e não de deslocamento positivo.
5. D. As máquinas de fluxo motoras fazem a transformação de energia de fluido em energia 
mecânica. Um exemplo são as turbinas hidráulicas que recebem energia da água e produzem 
a rotação do rotor da turbina que faz a ligação com um gerador, por meio de um eixo. As má-
quinas de fluxo geradoras recebem energia mecânica e transformam em energia de fluido. Nas 
máquinas de fluxo de ação, não há a mudança de pressão, já nas de reação há a variação de 
pressão quando o fluido passa pela máquina.
6. Nas máquinas de fluxo axiais, o escoamento do fluido passando pela máquina ocorre de forma 
paralela ao eixo do rotor, ou seja, de forma axial. Podemos citar como exemplo de máquinas axiais 
as bombas e os ventiladores axiais e as turbinas hidráulicas do tipo Kaplan e Hélice. Nas máquinas 
de fluxo radiais, o fluido entra na direção axial e sai da máquina em direção radial. Podemos citar 
as bombas e os ventiladores radiais e as turbinas Francis lenta. Nas máquinas de fluxo mista ou 
diagonal, o escoamento através do rotor não é radial nem axial, o fluido percorre uma trajetória 
diagonal. Entre elas estão as turbinas Francis, as turbinas Dériaz e as bombas semiaxiais. Nas 
máquinas de fluxo tangenciais, o fluido passa em um percurso tangencial pela máquina, ou seja, 
tangente ao rotor. Cita-se como exemplo a turbina hidráulica do tipo Pelton.
UNIDADE 2
1. D. As afirmativas I e IV estão corretas. Nas afirmativas II e III, as bombas centrífugas podem ser 
classificadas em bombas de fluxo radial, axial e misto, e as bombas volumétricas podem ser 
classificadas em alternativas e rotativas.
2. C. A alternativa C é a correta. As alternativas A, B, D e E estão incorretas. O correto das alterna-
tivas seria: Na A, nas bombas de fluxo radiais o líquido entra, paralelamente, ao eixo do rotor 
e sai a uma direção perpendicular ao mesmo. Na B, nas bombas de fluxo misto, o fluido entra, 
paralelamente, ao eixo do rotor e sai da bomba em uma direção diagonal ao eixo. Na D, nas 
bombas de fluxo axial, o fluido entre em uma trajetória paralela ao eixo do rotor, porém, neste 
caso, o fluxo é guiado e sai em trajetória também paralela ao eixo.
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3. D. As afirmativas I, II e IV estão corretas. A afirmativa III está incorreta. O diâmetro da voluta 
aumenta à medida que se aproxima do bocal de descarga, onde o fluido terá diminuição da 
velocidade e aumento de sua pressão.
4. O líquido entra no rotor a uma velocidade baixa. O rotor, juntamente com suas pás que estão a 
determinada rotação, faz com que haja força centrífuga e desloque o líquido para as extremidades 
do rotor. A cada rotação que o rotor da bomba hidráulica executa, o líquido se afasta cada vez 
mais do centro do rotor, realizando um percurso mais longo a cada rotação. Isso significa que, 
ao passo que o líquido é deslocado para longe do centro do impelidor, a aceleração centrífuga 
aumenta, e o fluxo do fluido é expulso da bomba a uma determinada vazão e velocidade.
5. A. A alternativa A é correta. As alternativas B, C, D e E são incorretas. O rotor radial de fluxo 
duplo é utilizado para movimentar líquidos que não contenham sólidos em suspensão. Quando 
precisamos movimentar lodos de esgotos com baixo teor de gases, devemos utilizar bombas 
com o rotor radial aberto de três pás, porém, quando o lodo possui alto teor de gases, utilizamos 
o rotor radial fechado recuado. Para realizar o transporte de líquidos, como o caldo da cana de 
açúcar, que contenha bagaço, utilizamos o rotor radial fechado de pá única.
6. Bombas centrífugas radiais em série são utilizadas quando queremos aumentar a altura de 
bombeamento do sistema. Essas bombas funcionam juntas, ao mesmo tempo, neste tipo de 
aplicação. As bombas de simples estágio são utilizadas em série, pois possuem custo menor e 
manutenção mais acessível quando comparadas com as bombas de múltiplos estágios. Porém 
as bombas em série necessitam de mais energia elétrica para o acionamento.
UNIDADE 3
1. Podemos concluir que temos cinco principais partes em um sistema de bombeamento, cada 
parte com seus respectivos componentes. Na casa de bombas, temos o motor de acionamento 
e a bomba. O poço é o reservatório inferior. Já a linha de sucção é composta pela válvula de pé 
com crivo, redução excêntrica e a curva 90º. A linha de recalque é onde está presente a válvula 
de retenção, os registros e os joelhos. Enfim, temos o reservatório superior. Para a construção 
da ilustração, você pode utilizar a Figura 1 como base.
2. C. As afirmativas I e III estão corretas. Na afirmação II, o escoamento turbulento gera flutuações 
e velocidades. E, na afirmação IV, em sistemas de bombeamento, o fluido escoa de maneira 
turbulenta.
3. E. Todas as afirmativas estão corretas. À medida que o fluido escoa em um sistema de bombea-
mento, ele perderá uma quantidade de energia por atrito com as paredes internas da tubulação. 
O aumento develocidade do fluido gerará um aumento da perda de carga. Podemos perceber 
isso pela equação da perda de carga, a velocidade é, diretamente, proporcional à perda de 
carga. Para diminuir a perda de carga, podemos aumentar o diâmetro interno da tubulação. 
Percebemos, também, essa relação na equação da perda de carga, sendo que o diâmetro é, 
inversamente, proporcional à perda de carga do sistema. Por fim, a perda de carga nada mais 
é que a perda de pressão do sistema de bombeamento, ou seja, perda de energia.
4. Sabemos que: DP f L
D
v
gL
= . .
.
2
2
Então, precisamos encontrar todas as variáveis para o cálculo da perda de carga.
216
C
O
N
FI
R
A
 S
U
A
S 
R
ES
P
O
ST
A
S
I) O diâmetro interno DL já foi fornecido no enunciado do problema:
D mmL = 77 93,
II) A velocidade do fluido v podemos encontrar utilizando a fórmula da vazão:
Q v A�
�
.
Como sabemos, o diâmetro interno podemos calcular na área interna da tubulação. A vazão foi 
fornecida, portanto, conseguimos determinar a velocidade:
A D
A m
=
= =
p
p
.
. ,
,
2
2
2
4
0 07793
4
0 004769
v Q
A
m s= = =
0 005
0 004769
1 048,
,
, /
III) O próximo passo é encontrar o comprimento total do sistema. Precisamos conside-
rar as distâncias dos trechos vertical e horizontal mais as distâncias dos acessórios.
As distâncias dos acessórios são fornecidas na Tabela 2.
Temos os seguintes acessórios no sistema em questão: cotovelo 90º de raio curto, um registro 
de globo aberto, uma válvula de pé com crivo e uma válvula de retenção do tipo pesado. Ana-
lisando a tabela para tubos de 3’’:
cotovelo 90º de raio curto = 2,5 m.
registro de globo aberto = 26,0 m.
válvula de pé com crivo = 20,0 m.
válvula de retenção do tipo pesado = 9,7 m.
Portanto, o comprimento total da tubulação é:
L m� � � � � � �6 7 2 5 26 20 9 7 71 2, , ,
IV) Agora, precisamos determinar o coeficiente de fricção. Este coeficiente é encontrado 
pela análise da Tabela 1. A partir da velocidade e do diâmetro nominal, encontramos 
esse coeficiente na Tabela 1:
217
C
O
N
FI
R
A
 S
U
A
S 
R
ES
P
O
ST
A
S
f = 0 026,
V) Como a gravidade equivale a 9,81 m s/ , podemos, agora, calcular a perda de carga 
do sistema.
D
D
D
P f L
D
v
g
P
P m
L
=
=
=
. .
.
, .
,
,
.
,
. ,
,
2
2
2
0 026 71 2
0 07793
1 048
2 9 81
1 329
Então, esta é a perda de carga do sistema de bombeamento da questão.
5. 
I) Um sistema de bombeamento que possui um reservatório de sucção com pressão 
interna maior que a pressão atmosférica é um sistema fechado. Para determinar a 
altura de sucção para um sistema fechado, usamos a seguinte equação:
H H P Ps geos RS s� � �D
II) O problema forneceu os dados de pressão interna no reservatório de sucção e a 
perda de pressão na tubulação de sucção.
Para encontrar o valor da altura de sucção, precisamos determinar a altura geométrica de suc-
ção. Como foram fornecidas a altura geométrica e a altura geométrica de descarga do sistema, 
podemos determinar a altura geométrica de sucção pela equação a seguir:
H H Hgeo geos geod� �
H H H
H
H m
geos geo geod
geos
geos
� �
� �
�
35 33 5
1 5
,
,
III) Agora, é só utilizarmos a equação inicial para determinar a altura de sucção para 
este sistema fechado:
H H P P
H
H m
s geos RS s
s
s
� � �
� � �
�
D
1 5 4 8 1 08
5 22
, , ,
,
218
C
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N
FI
R
A
 S
U
A
S 
R
ES
P
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ST
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S
UNIDADE 4
1. D. As afirmativas I e III estão corretas. Na afirmativa II, Macintyre (1990) não afirma que os ven-
tiladores podem ser comparados com as turbinas, e também não são acionados pela força de 
um fluido, mas sim são acionados por um motor elétrico e transferem energia para o fluido. Na 
afirmativa IV, os ventiladores são definidos como máquinas de fluxo geradoras.
2. Este foi um assunto tratado no decorrer da unidade. Os ventiladores e exaustores são de ex-
trema importância para a qualidade de vida dos funcionários de uma empresa, pois eles são 
responsáveis por realizar a troca de ar do ambiente interno poluído pelas operações das má-
quinas pelo ar do ambiente externo de uma indústria. Essas máquinas, também, têm a função 
de controlar a temperatura, a umidade, e, como falamos anteriormente, os gases poluentes do 
ambiente de trabalho.
3. Podemos citar as seguintes três aplicações:
Ventilação, climatização e controle da qualidade do ar nas indústrias.
Nos sistemas de arrefecimento de automóveis e aparelhos eletrônicos como computadores.
No setor agrícola, em silos para secagem de grãos armazenados.
4. D. Apenas a afirmativa I não é correta, os ventiladores podem ser classificados de acordo com 
cinco critérios, e não apenas de acordo com três. Segundo o nível energético de pressão, a 
modalidade construtiva, a forma das pás, o número de entradas de aspiração no rotor e de 
acordo com o número de rotores.
5. C. Os ventiladores centrífugos possuem um rotor que é acionado por um motor elétrico, por 
ligação direta ou por polias e correias. Na alternativa A, os ventiladores centrífugos podem ser e 
são utilizados no setor agrícola. Na alternativa B, o rotor desse tipo de máquina realiza seu giro 
dentro de uma carcaça em forma de espiral. Na alternativa D, o formato das pás define a aplicação 
do ventilador e seu rendimento, ou seja, os formatos das pás influenciam, significativamente.
6. 
I) Ganha-se a potência útil pelo fluido quando passar pelo ventilador e a determinarmos 
utilizando a seguinte relação:
N Q Hu u= g. .
II) Como a altura útil de elevação, peso específico e vazão já foram informados, 39 me-
tros de coluna de água, g =1 2 3, /kgf m , 4,5 m s3 / , respectivamente, precisamos 
apenas realizar a multiplicação da equação e dividir por 75 para encontrarmos a 
potência em cv:
N Q Hu u= g. .
219
C
O
N
FI
R
A
 S
U
A
S 
R
ES
P
O
ST
A
S
III) Para determinar o rendimento total, precisamos utilizar a seguinte equação:
h =
N
N
u
m
IV) Porém já temos o valor da potência útil e precisamos encontrar o valor da potência 
motriz. Os dados de perdas hidráulicas já foram fornecidos, então, podemos utilizar 
as seguintes equações para encontrar a altura total de elevação:
H H H
H H H
H
H metros de coluna d água
u e E
e u E
e
e
� �
� �
� �
�
39 3
42( . . . ' )
V) Como já encontramos a altura total de elevação, foram, também, fornecidos os 
dados de perdas mecânicas; podemos encontrar a altura motriz de elevação pela 
seguinte relação:
H H H
H
H metros de coluna d água
m e p
m
m
� �
� �
�
42 2
44( . . . ' )
VI) Agora, precisamos encontrar a potência motriz:
N Q H
N
N cv
m m
m
m
=
=
=
g. .
, . , .
,
1 2 4 5 44
75
3 168
VII) Agora, que já encontramos a potência motriz, basta aplicar a equação do rendimento 
total para determiná-lo:
h
h
h
h
=
=
=
=
N
N
u
m
2 808
3 168
0 886
88 6
,
,
,
, %
220
C
O
N
FI
R
A
 S
U
A
S 
R
ES
P
O
ST
A
S
UNIDADE 5
1. D. As afirmações II e III estão corretas. A afirmativa I está incorreta, pois, quando nos referimos 
a um sistema de ventilação mecânica, necessitamos de um equipamento para transportar o 
gás. A afirmação IV está incorreta, pois na ventilação natural não necessita de equipamento 
mecânico, como o ventilador.
2. O que você deve fazer é uma ilustração semelhante à que está representada a seguir, contendo 
os componentes de um sistema de ventilação.
3. C. A alternativa A está incorreta, pois um sistema de ventilação local exaustora é formada pelos 
captores, rede de dutos, equipamento de limpeza de gás, ventilador e chaminé. A alternativa B 
está incorreta porque a ventilação local exaustora possui alta eficiência de controle de poluentes 
quando comparada com os outros sistemas de ventilação. A alternativa D está incorreta, pois 
a rede de tubos tem o objetivo de conduzir os poluentes, e não os filtrar. A alternativa e está 
incorreta, pois a geometria do ventilador influencia sim na eficiência do sistema.
4. C. As afirmativas I, III e IV estão corretas. A afirmativa II está incorreta, pois em um sistema deventilação geral diluidora, em que a insuflação é mecânica e a exaustão é natural, um ou mais 
ventiladores enviam ar do ambiente externo para o ambiente interno ao recinto. Assim, a pres-
são do local torna-se maior que a pressão externa, ocasionando, assim, a exaustão, ou seja, a 
saída do ar de forma natural por outras aberturas existentes.
5. Para determinar a perda de carga deste duto, precisamos seguir os seguintes passos:
I) A velocidade de escoamento no duto é dada por:
v Q
s
Q
d
m s= = = =
p p2 2
4
1 33
0 4
4
10 589,
.
, /
II) O número de Reynolds:
Captores
Rede de dutos
Filtros
Ventilador
Chaminé
221
C
O
N
FI
R
A
 S
U
A
S 
R
ES
P
O
ST
A
S
Re
.
.
, . , . ,
,
, .= = =
V d
υ
γ
10 589 0 40 1 1644
0 000018648
2 64 105
III) A rugosidade relativa:
e
d
= =
0 00015
0 40
0 000375,
,
,
IV) O coeficiente de atrito:
Para determinar o coeficiente de atrito f , precisamos analisar o diagrama de Moody (Figura 
5.6), a partir dos valores 
e
d
= 0 000375, e Re , .= 2 64 105
, assim, obtemos f = 0 0180, .
V) Agora, podemos determinar a perda de carga do duto:
� �
�
�
��
�
�
��
� �
�
�
��
�
�
p f l
d
v
g
p
. . .
, .
,
.
,
. ,
2
2
2
0 0180 23
0 40
10 589
2 9 81
g
��� �. , ,1 1644 6 88Pa
UNIDADE 6
1. B. As afirmações I e III estão corretas. A afirmação II está incorreta, pois a maior parte da energia 
elétrica do Brasil é gerada por fontes de energia renováveis. A afirmação IV é incorreta, pois o 
Brasil está entre os países com mais potência hídrica do mundo.
2. Na figura, conseguimos identificar o reservatório, a barragem, o vertedouro, a casa de forças, a 
subestação elevadora e a linha de transmissão como as grandes partes de uma usina hidrelétrica. 
O reservatório é formado pelo represamento da água de um rio pela barragem. Na barragem, 
a água poderá ter duas saídas, o vertedouro e a casa de forças. O vertedouro tem a função de 
controlar o nível da água do reservatório. Quando o grande volume de água é represado no 
reservatório, este possui uma grande energia potencial. Essa energia potencial transformará-se 
em energia cinética quando deslocada por meio de um canal até chegar nas turbinas. A água 
que está sendo deslocada a determinada altura, possui uma certa velocidade, que quando 
entra em contato com as turbinas, é realizada a transformação de energia de fluido em energia 
mecânica, ocasionando o movimento de rotação da máquina. A turbina está ligada por um eixo 
a um gerador que, por princípio de indução eletromagnética, gerará energia elétrica. A energia 
elétrica produzida é transmitida até a subestação elevadora, por meio de cabos e, posterior-
mente, repassada até a linha de transmissão.
3. C. A alternativa A está incorreta, pois elas atuam como um transformador de energia que utiliza 
energia de fluido para gerar energia mecânica. A alternativa B é incorreta, pois as turbinas hi-
dráulicas não são formadas somente pelo sistema rotativo, e sim por dois sistemas: o sistema 
rotativo e um sistema fixo. A alternativa D está incorreta, pois o distribuidor não é formado 
por palhetas fixas, mas sim por palhetas móveis que controlam a potência da turbina pela 
regulagem da vazão. A alternativa E está incorreta, pois a parte móvel da turbina hidráulica é 
composta pelo rotor e pelo eixo e, nesse ponto, é onde ocorre a conversão de energia de fluido 
em energia mecânica.
222
C
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FI
R
A
 S
U
A
S 
R
ES
P
O
ST
A
S
4. D. A sequência correta é V, V, F, V, F, V. A terceira afirmação é falsa, pois as turbinas Kaplan são 
mais utilizadas em casos com pequenas vazões e baixas alturas de queda. A quinta afirmação 
é falsa, pois, na Usina Hidrelétrica de Itaipu, são utilizadas 20 turbinas do tipo Francis.
5. E. Todas as afirmativas estão corretas.
6. Para determinar o tipo de turbina hidráulica que será utilizada em determinado empreendi-
mento hidrelétrico, precisamos encontrar a velocidade de rotação específica nqa .
n n Q
Y
qa �
� �
103
1 2
3 4
/
/
Antes de calcular o valor do nqa , precisamos determinar o salto energético específico Y .
Y g h
Y
Y J kg
=
=
=
�
, .
, ( / )
9 81 120
1177 2
Assim, podemos calcular o valor da velocidade de rotação específica.
n n Q
Y
n
n
qa
qa
qa
�
� �
�
� �
�
10
10
153
150
60
150
1177 2
3
1 2
3 4
3
1 2
3 4
/
/
/
/
.
,
Portanto, encontrando nqa =153 , basta analisarmos a Tabela 1 e identificar o tipo de turbi-
na que devemos utilizar. Portanto, neste caso, poderíamos selecionar uma turbina hidráulica 
Francis normal para utilização. 
UNIDADE 7
1. C. As afirmações I, II e IV estão corretas. A afirmativa III está incorreta, pois os fatores, como a 
capacidade volumétrica da bomba, os tipos de mancais e os rolamentos utilizados e as folgas 
de cada modelo de determinado tipo de bomba são importantes sim, na hora da escolha do 
equipamento para determinada aplicação.
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S
2. D. A afirmativa D está correta. A afirmativa A está incorreta, pois as bombas de deslocamento 
positivo podem sim ser utilizadas para a movimentação de fluidos entre os terminais de petróleo 
e outras instalações de armazenagem a granel. A afirmativa B está incorreta pois fatores, como 
a adequação da bomba para determinada aplicação e custos envolvidos no processo precisam 
sempre serem considerados para a escolha correta do tipo de equipamento. A afirmativa C está 
incorreta, pois as bombas de deslocamento positivo ou volumétricas são divididas em bombas 
de alternativas e bombas rotativas. A alternativa E está incorreta, pois, nas bombas de deslo-
camento positivo, o recalque é feito em uma quantidade definida e invariável de líquido, não 
dependendo da pressão do sistema para dada rotação do motor de acionamento.
3. E. A sequência correta é V, F, V, V, F, V. A segunda afirmativa é falsa, pois as bombas de deslo-
camento positivo são utilizadas em aplicações onde há descargas moderadamente pequenas e 
pressões elevadas. A quinta afirmativa é falsa, pois as bombas de lóbulos não são utilizadas em 
casas e edifícios para o transporte de fluido, este papel é das bombas centrífugas. As bombas 
de lóbulos são utilizadas para o bombeamento de produtos químicos e lubrificantes ou não-lu-
brificantes das mais variadas viscosidades.
4. D. Somente a afirmativa II é incorreta, pois, nas bombas alternativas de pistão, há somente duas 
válvulas de retenção, uma ligada à canalização de sucção e outra à canalização de recalque.
UNIDADE 8
1. D. As afirmações I, III e IV estão corretas. A afirmativa II é incorreta, pois um projeto precisa sim 
seguir uma organização para que se tenha sucesso e se evitem erros.
2. B. A afirmativa B está correta. A afirmativa A está incorreta, pois todas as máquinas de fluxo são 
constituídas de duas partes, uma fixa, a carcaça, e uma rotativa, o rotor. A afirmativa C está incor-
reta, pois, quando o fluido passa pelo difusor, sua velocidade diminui, portanto, este elemento 
tem a função inversa do injetor. A afirmativa D está incorreta, pois as aletas são elementos que 
fazem parte dos distribuidores, e não dos rotores. A afirmativa E está incorreta, pois as pás são 
componentes que estão localizados nos rotores das máquinas de fluxo, e não nos distribuidores.
3. E. A sequência correta é V, F, V, V, F. A segunda afirmativa é falsa, pois a arte de projetar um 
equipamento leva tempo, por isso, é necessário que os profissionais que trabalham neste ramo 
sejam capacitados e persistentes até atingir o objetivo final. A última alternativa é falsa, pois as 
etapas de ações dos projetos das máquinas de fluxo devem estar interligadas entre si.
4. E. Todas as afirmativas estão corretas.
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C
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UNIDADE 9
1. C. As afirmativas I, III e IV estão corretas. A afirmativa II é incorreta, pois as curvas características 
são sim definidas pelos fabricantes. 
2. A. A afirmativa A é a correta. A afirmativa B está incorreta, pois a vazão é a relação entre o volume 
de água e o tempoem que esse volume é transportado entre os pontos de sucção e recalque 
do sistema de bombeamento. A afirmativa C está incorreta, pois os dois grandes fatores que 
caracterizam as bombas são os valores de altura manométrica e a vazão do equipamento. A 
afirmativa D está incorreta, pois a relação entre a vazão e a altura manométrica são caracterís-
ticas fundamentais e, também, são representadas na forma de gráficos, denominando-se curva 
característica principal de uma bomba. A afirmativa E está incorreta, pois a curva característica 
que relaciona a altura manométrica com a vazão é obtida a partir de ensaios de pressão e vazão 
da bomba e é representada por uma parábola.
3. E. A sequência correta é V, F, V, V, V. A segunda afirmativa é falsa, pois as curvas características 
da bomba não são as mesmas curvas do sistema, são informações diferentes que são relacio-
nadas para encontrar pontos de funcionamento da bomba.
4. D. As afirmativas II, III e IV estão corretas. A afirmativa I é falsa, pois os desgastes por cavitação 
em rotores de bombas e turbinas hidráulicas não ocorrem pelas impurezas que há nos líquidos, 
e sim pela formação de bolhas ou cavidades compostas por certa quantidade de vapor em um 
líquido em movimento e, posteriormente, o colapso das mesmas.
225
C
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M
EU
 E
SP
A
Ç
O
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M
EU
 E
SP
A
Ç
O
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M
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 E
SP
A
Ç
O
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	Botão 7: 
	Botão 8:no rotor.
Classificar as máquinas de fluxo segundo a direção da conversão de energia é de extrema importân-
cia, pois é utilizada também como definição. Como já vimos anteriormente, podem ser divididas em 
motoras e geradoras. Uma máquina de fluxo motora faz a transformação de energia de fluido em 
energia mecânica. Quando o fluido passa pelo equipamento, ele perde energia, a qual se transfere para 
o componente rotativo, aumentando a energia mecânica do sistema. Podemos citar como exemplo 
um rotor de uma turbina hidráulica sendo acionado pela velocidade da água escoando a determinada 
altura. As máquinas de fluxo geradoras recebem trabalho mecânico de alguma fonte e transformam 
em energia de fluido. Nesse caso, a energia do fluido aumenta quando passa pelo equipamento. As 
bombas e os ventiladores são exemplos de máquinas de fluxo geradoras (HENN, 2012).
A Figura 8 exemplifica uma bomba em funcionamento para irrigação.
24
UNICESUMAR
Você sabia que as bombas hidráulicas são responsáveis por proporcionar uma boa irrigação 
para um grande número de plantações? Para que você entenda isso, imagine, agora, uma pe-
quena lavoura nas encostas de um rio em um nível de elevação mais alto que a água corrente 
do mesmo, precisando ser irrigada em tempos de seca. Para que seja feito isso, uma bomba é 
posicionada submersa na água do rio ligada a uma tubulação, a qual é conectada até chegar 
na lavoura. A bomba é acionada a partir de uma fonte de energia elétrica, e seu elemento 
rotativo começa a movimentar-se, puxando a água do rio que estava com uma energia menor. 
Consequentemente, esta energia aumenta e a energia mecânica da bomba é transformada 
em energia de fluido, puxando água para irrigação da pequena lavoura.
As bombas também podem ser utilizadas em outras diversas situações. Porém a questão chave 
é saber escolher qual a bomba correta para ser utilizada em cada aplicação. De fato, a escolha 
da bomba depende do local e qual a função da mesma. Existem inúmeras aplicações para as 
máquinas de fluxo, e a escolha do equipamento adequado depende do conhecimento e das 
conclusões do profissional responsável. Dependendo da função, a bomba hidráulica precisa 
fornecer propriedades e características específicas. Entre estas propriedades, as principais 
são definidas como a pressão do fluxo de fluido e a vazão.
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Figura 8 - Bomba utilizada para irrigação
Descrição da Imagem: a imagem apresenta uma bomba hidráulica utilizada para bombear água de um canal de 
irrigação e distribuí-la para as diversas partes da lavoura.
25
UNIDADE 1
As máquinas de fluxo são divididas em dois grupos quando classificadas segundo a forma entre as pás 
do rotor, as máquinas de ação e as máquinas de reação.
Nas máquinas de fluxo de ação não há a mudança de pressão durante a passagem do fluido pela 
máquina, ou seja, o fluido passa pelo rotor que possuem simples canais desviadores de fluxo. Um 
exemplo são as turbinas Pelton, apresentada na Figura 9, as quais possuem um ou mais bocais, que 
não se encontram junto ao rotor, que tem a função de acelerar o fluxo da água até o contato desta com 
o rotor, movimentando-o e provocando seu giro. Também é exemplo de máquina de ação a turbina a 
vapor do Tipo Curtis (HENN, 2012).
Figura 9 - Turbina do tipo Pelton
Descrição da Imagem: a imagem apresenta uma turbina do tipo Pelton, com o flange da carcaça superior aberto. 
O formato das pás do rotor identificam o tipo de máquina e a forma de conversão de energia.
26
UNICESUMAR
Nas máquinas de fluxo de reação, quando o fluido passa pela máquina, ocorre uma variação de 
pressão, esta é a principal diferença entre as máquinas de ação e reação. Neste caso, os canais entre as 
pás do rotor são na forma de injetores no caso de turbinas, havendo diminuição da pressão do fluido, 
durante a passagem pela máquina de fluxo. Já nas bombas e ventiladores, ocorre aumento da pressão, 
e a forma dos canais entre as pás do rotor são em forma de difusores. São exemplos de máquinas de 
fluxo de reação: as turbinas Francis, Kaplan, Hélice, os ventiladores e as bombas. As Figuras 10 e 11 
apresentam, respectivamente, as turbinas Francis, Kaplan (HENN, 2012).
Figura 10 - Turbina do tipo Francis
Cada turbina hidráulica possui sua geometria, seu tipo de rotor e sua faixa de aplicação. A geometria 
da turbina e as características do rotor influenciam na forma de realizar a conversão de energia de 
fluido em energia mecânica. Cada turbina possui sua faixa de aplicação, ou seja, cada usina hidrelé-
trica possui sua turbina específica para funcionamento. Isso é definido pelas características de cada 
empreendimento hidrelétrico e, assim, é selecionada a turbina hidráulica mais eficiente. Na Unidade 
6, abordaremos, de forma mais detalhada, este assunto.
Descrição da Imagem: na imagem, é apresentado um grande rotor do tipo Francis. O perfil das pás e a geometria 
do rotor especifica o tipo de turbina.
27
UNIDADE 1
Figura 11 - Turbina do tipo Kaplan
Segundo Henn (2012), tomando como a direção ou a trajetória que o fluido faz durante sua passagem 
no rotor, as máquinas de fluxo podem ser divididas em máquinas axiais, radiais, mista ou diagonal e 
tangenciais:
Nas máquinas de fluxo tangenciais, o fluido passa em um percurso tangencial pela máquina, ou 
seja, tangente ao rotor. A turbina hidráulica do tipo Pelton é um exemplo de máquina de fluxo tangencial. 
Já nas máquinas de fluxo radiais, o fluido entra na direção axial e sai da máquina em uma 
direção radial, ou seja, perpendicular ao eixo do rotor. Como exemplos de máquinas radiais, ci-
tam-se as bombas e os ventiladores radiais e as turbinas Francis lenta.
Nas máquinas de fluxo mista ou diagonal, o escoamento através do rotor não é radial nem axial, 
o fluido percorre uma trajetória diagonal. Citam-se como exemplos as turbinas Francis, as turbinas 
Dériaz e as bombas semiaxiais.
Nas máquinas de fluxo axiais, o escoamento do fluido passando pela máquina ocorre de forma 
paralela ao eixo do rotor, ou seja, de forma axial. O fluido entra e sai na direção axial. Como exemplos de 
máquinas axiais estão as bombas e os ventiladores axiais e as turbinas hidráulicas do tipo Kaplan e Hélice.
Descrição da Imagem: esta imagem apresenta um rotor hidráulico do tipo Kaplan. Esse tipo de rotor pode ser 
composto por pás reguláveis, o que melhora a eficiência durante a produção de energia.
28
UNICESUMAR
Caro(a) aluno(a), para complementar a nossa discussão sobre os 
princípios e os principais conceitos gerais das máquinas de fluxo, 
convido você para discutirmos estes assuntos que regem este tipo 
de máquina essencial e suas principais aplicações práticas. Para 
acessar, basta ler o QR code com o seu celular.
A Figura 12 apresenta uma classificação das máquinas de fluxo, de acordo com a direção do fluido no 
rotor. As setas representam o escoamento.
Tangenciais Radiais Diagonais Axiais
Figura 12 - Classificação das máquinas de fluxo segundo a trajetória no rotor / Fonte: adaptada de Campos (2015, p. 9).
Descrição da Imagem: a imagem relata a classificação das máquinas de fluxo segundo a trajetória do fluido no rotor. 
Dependendo desta trajetória, a máquina pode ser classificada como tangencial, radial, diagonal e axial.
29
UNIDADE 1
É muito importante compreendermos estes princípios iniciais das máquinas de fluxo, seus conceitos 
gerais e classificações. O sucesso profissional é obtido quando são tomadas as escolhas certas no am-
biente de trabalho, para isso, o conhecimento prático deve vir sempre acompanhado do conhecimento 
teórico, ou seja, as escolhas práticas devem ser argumentadas e baseadas na teoria.
No campo de trabalho onde envolve máquinas de fluxo não é diferente. Pensando nas turbinas 
hidráulicas, a escolha da máquina correta para ser instalado em determinada usina hidrelétrica deve 
ser baseada na teoria, pois ela também foi escritacom base em situações práticas que tiveram suces-
so. Em projetos de sistemas de bombeamento e sistema de ventilação, os quais são constituídos por 
bombas e ventiladores, a escolha do tipo de máquina também deve ser feita se baseando na teoria de 
bibliografias de confiança.
Portanto, o dimensionamento de sistemas constituídos por máquinas de fluxo envolve diversos 
fatores que podem ser definidos com base na teoria. O conhecimento dos princípios e principais con-
ceitos gerais das máquinas de fluxo proporcionam uma base concreta do funcionamento e aplicação 
de cada equipamento.
Caro aluno (a), quando você estiver em situações práticas, sempre se baseie em materiais já concre-
tizados para ajudar a realizar suas escolhas, e é claro, o feeling da tomada de decisão correta e solução 
de problemas de engenharia você terá com anos de experiência. 
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Caro(a) aluno(a), chegou o momento de pensar no que aprendemos até o momento. Veja o Mapa 
Mental a seguir sobre a classificação geral das máquinas de fluxo, que foi iniciado e precisa ser 
preenchido por completo. Então, chegou a sua vez. Neste momento, convido você a completar os 
balões que estão em branco. Como vimos anteriormente, as máquinas de fluxo são classificadas 
de acordo com três critérios. Cada uma das classificações possui suas subclassificações. Ao lado 
das subclassificações estão os balões que representam um exemplo de máquina de fluxo. Desta 
forma, pelo que já vimos, complete o Mapa Mental a seguir.
MÁQUINAS DE FLUXO
CLASSIFICAÇÃO
DIREÇÃO DA CONVERSÃO
DE ENERGIA
MOTORAS
VENTILADORES
FORMA DOS CANAIS ENTRE
AS PÁS DO ROTOR
RADIAIS
TURBINA PELTON
Descrição da Imagem: a imagem apresenta o Mapa Mental sobre a classificação geral das máquinas de fluxo e 
exemplos dos tipos de máquinas. Existem balões da classificação, subclassificação e exemplo de máquina que 
ainda precisam ser preenchidos.
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1. As máquinas de fluxo são equipamentos mecânicos que realizam transformações de 
energia. Com base nas definições abordadas na Unidade 1, marque a alternativa que 
melhor se identifica com a definição de máquina de fluxo.
a) Uma Máquina de Fluxo pode ser definida como um gerador de potência que utiliza 
trabalho mecânico, na qual um fluido, que não se encontrando confinado, passa por um 
meio rotativo, transformando a energia deste fluido em trabalho mecânico da máquina. 
b) Uma Máquina de Fluxo pode ser definida como um transformador de energia que 
utiliza trabalho mecânico, na qual um fluido, que não se encontrando confinado, passa 
por um meio rotativo, transformando a energia deste fluido em trabalho mecânico da 
máquina. 
c) Uma Máquina de Fluxo pode ser definida como um transformador de energia que 
utiliza a eletricidade, na qual um fluido, que não se encontrando confinado, passa 
por um meio rotativo, transformando a energia deste fluido em trabalho mecânico 
da máquina. 
d) Uma Máquina de Fluxo pode ser definida como um transformador de energia que 
utiliza trabalho mecânico, na qual um fluido que se encontrando confinado, passa 
por um meio rotativo, transformando a energia deste fluido em trabalho mecânico 
da máquina. 
e) Uma Máquina de Fluxo pode ser definida como um transformador de energia que 
utiliza trabalho mecânico, na qual um fluido que não se encontrando confinado, passa 
por um meio fixado, transformando a energia deste fluido em trabalho mecânico da 
máquina.
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2. Após a Revolução Industrial, com o decorrer dos anos, as máquinas de fluxo foram 
bastante utilizadas. O conforto e as necessidades da vida do ser humano dependem, 
primordialmente, deste tipo de equipamento. Em relação a este assunto, leia as afir-
mativas a seguir:
I) As máquinas de fluxo são utilizadas na conservação de alimentos, por meio de re-
frigeradores.
II) As bombas hidráulicas são empregadas em Usinas Hidrelétricas para a geração de 
energia.
III) Uma entre várias funções das turbinas hidráulicas é a utilização para a irrigação de 
lavouras.
IV) As bombas são utilizadas para transportar água entre reservatórios, por meio de 
tubulações.
É correto o que se afirma em:
a) I e II, apenas.
b) I, apenas.
c) I, III e IV, apenas.
d) I e IV, apenas.
e) Todas as alternativas estão corretas.
3. Explique a grande diferença entre as máquinas de fluxo e as máquinas de deslocamento 
positivo. Após isso, cite três aplicações das máquinas de fluxo.
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4. A respeito da classificação das máquinas de fluxo, com base no que você aprendeu na 
Unidade 1, julgue as alternativas a seguir.
I) As máquinas de fluxo são classificadas de acordo com a direção da conversão de 
energia.
II) As máquinas de fluxo são classificadas de acordo com a forma entre as pás do rotor.
III) As máquinas de fluxo são classificadas de acordo com a vazão do fluido.
IV) As bombas hidráulicas são máquinas de deslocamento positivo.
 É correto o que se afirma em:
a) I, apenas.
b) I e II, apenas.
c) I, II e V, apenas.
d) I, IV e V, apenas.
e) Todas as alternativas estão corretas.
5. A forma da conversão de energia é uma das características de definem o tipo de má-
quina de fluxo. Com base nos conceitos que esta afirmação representa e na leitura da 
Unidade 1, assinale a alternativa correta.
a) As máquinas de fluxo geradoras recebem energia de fluido e transformam em energia 
mecânica.
b) Nas máquinas de fluxo de ação, sempre há mudança de pressão durante a passagem 
do fluido pela máquina.
c) Nas máquinas de fluxo de reação, quando o fluido passa pela máquina, não ocorre 
nenhuma variação de pressão. 
d) Uma máquina de fluxo motora faz a transformação de energia de fluido em energia 
mecânica. 
e) Nenhuma das alternativas está correta.
6. Explique os quatro tipos de máquinas de fluxo quando a classificação é feita com base 
na direção ou trajetória do fluido através do rotor.
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M
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 E
SP
A
Ç
O
2
Nesta Unidade, você aprenderá sobre as bombas centrífugas. En-
tenderá sobre as suas diversas aplicações e o motivo deste tipo 
de bomba hidráulica ser muito utilizada. Aqui, você verá exem-
plos práticos da utilização destas máquinas e a importância do 
conhecimento do engenheiro a respeito deste assunto. Aprenderá, 
também, sobre as diversas classificações das bombas hidráulicas e 
das bombas centrífugas. Você conhecerá os componentes de uma 
bomba centrífuga e suas características determinantes. No decorrer 
da unidade, você entenderá como ocorrem os fenômenos físicos 
quando o fluido entra em contato com a bomba e participará da 
construção de ideias sobre este conteúdo.
Bombas Centrífugas
Esp. Pedro Henrique Melo Bottlender
36
UNICESUMAR
Anteriormente, vimos que uma bomba hidráulica é um tipo de máquina de fluxo que possui várias 
aplicações. Mas você sabe qual sua importância e onde ela é utilizada de forma essencial? Vimos que 
este tipo de máquina de fluxo é caracterizado por realizar o transporte de fluido, a partir do forneci-
mento de energia para água. Mas você imagina como é realizado todo este processo, ou seja, como é 
realizado este deslocamento de fluido?
Vamos pensar na agricultura. Para que uma lavoura produza de forma eficiente, por exemplo, nas 
plantações de arroz, soja, entre outros grãos cuja produção é, normalmente, em grande escala, esta 
precisa ter uma boa irrigação para que todo o processo de crescimento natural do grão ocorra de forma 
eficaz e satisfatória. Você sabia que as bombas, em várias situações, são as grandes responsáveis por 
transportar a água de rios e lagos até a lavoura? Você imagina qual o tipo de bomba hidráulica correta 
para realizar este transporte?
Imagine, agora, uma situação complicada, em que, por razões acidentais, determinado estabele-
cimento pegou fogo, causando um incêndio. Normalmente, a primeira coisa a ser feita é chamar o 
corpo de bombeiros para que sejam feitas as ações de forma segura e correta. Como você já deve ter 
visto, o caminhãodos bombeiros possui uma mangueira que é utilizada para apagar o fogo, por meio 
de um jato de água muito forte, ou seja, com alta velocidade e vazão da água. Mas você sabe como é 
produzida esta grande força da água e qual o componente responsável para que isso ocorra? 
Em determinada parte do caminhão, está instalada uma bomba hidráulica que é acionada de alguma 
forma, normalmente, pelo principal eixo do caminhão. Então, a bomba é o componente mecânico 
responsável por realizar o grande deslocamento de água no caso de combate a incêndios. No caso do 
transporte de água entre reservatórios em construções civis, como prédios e casas, as bombas tam-
bém são as grandes responsáveis. Estas aplicações são referentes às bombas centrífugas, as quais são 
denominadas um tipo de bombas hidráulicas.
Caro(a) aluno(a), agora que você tem conhecimento da importância das bombas hidráulicas, em 
específico as bombas centrífugas, você imagina quais são os componentes que as constituem? Quais 
as partes e como são classificadas cada tipo de bomba? Você faz ideia de como escolher um tipo de 
bomba hidráulica para determinada aplicação? 
Ao mesmo tempo em que progrediu a tecnologia de fabricação de máquinas destinadas a realizar 
deslocamentos de líquidos, ocorreu a melhora nos processos industriais e nas condições de saúde e 
conforto da população. Com esta evolução dos equipamentos hidrodinâmicos, destacamos o surgi-
mento de diversos tipos de bombas que podem ser utilizadas em inúmeras situações. 
Vamos pensar em algumas aplicações práticas deste tipo de máquina. Algumas fornecem uma 
grande vazão de água, porém a sua pressão é, regularmente, baixa, e outras possuem uma pequena 
vazão, mas, por outro lado, uma excelente pressão. As bombas utilizadas em sistemas de irrigação, 
em projetos de saneamento básico, em residências e em reservatórios precisam ter definidas estas 
duas características, a pressão que será fornecida para o fluido e a vazão que poderá corresponder ao 
escoamento do fluido em determinada atividade. Equipamentos, em específico as bombas centrífugas.
Imagine, agora, o caso de lavouras ou pastagens para animais. Em certas épocas do ano, normalmen-
te, ocorre o fenômeno de estiagem, ou seja, quando o índice pluviométrico é baixo em determinadas 
37
UNIDADE 2
regiões. Para que as lavouras e as pastagens não deixem de ser produtivas neste período em que não 
há irrigação pela água da chuva, é preciso que seja feito um sistema de irrigação para estas culturas. 
As bombas centrífugas são os principais equipamentos utilizados nestes sistemas de irrigação. Então, 
nestes casos, é preciso uma fonte de água, ou seja, açudes, rios, ou outros tipos de reservatórios, os quais 
forneceram água para as plantações. Agora pergunto a você: qual a utilidade das bombas hidráulicas?
Destacamos que a bomba utilizada tem um tipo definido por conceitos de funcionamento e de 
aplicação, esta máquina de fluxo realizará o transporte da água do reservatório para o local onde se 
encontram as plantações. Esse transporte será realizado, por meio de tubulações bem dimensionadas 
de acordo com a quantidade de água necessária para o cultivo, respeitando algumas características 
do tipo de bomba hidráulica utilizada. Normalmente, a bomba para esta aplicação está acoplada a 
um motor elétrico, ou seja, para que tudo isso funcione, é preciso energia elétrica com o objetivo de 
acionar o equipamento.
É preciso tomar alguns cuidados para o bom funcionamento da bomba. Quando se trata de 
reservatórios naturais, normalmente, estes possuem vegetações costeiras, que, em contato com a parte 
da tubulação que realiza a captação da água, pode ocasionar o entupimento e, consequentemente, o 
mal funcionamento da máquina. Para que isso não ocorra, pode-se pensar em desenvolver um tipo de 
filtro, no qual não é permitido a entrada de folhas ou vegetais indesejáveis nesta atividade. Tendo isso 
em mente, percebemos que a bomba é uma máquina que realiza a transferência de energia mecânica 
em energia de fluido. Então, é preciso uma fonte motora para acioná-la e, assim, a energia recebida 
é transferida para o fluido sob forma de energia de pressão ou energia cinética. Com isso, podemos 
entender que ela aumenta a velocidade e a pressão do líquido.
As bombas são, também, muito utilizadas em residências e estabelecimentos, para o transporte de 
fluido entre reservatórios, conhecidos como caixas d’água. Como descrito na Unidade 1, quando se 
deseja deslocar água de certo reservatório a determinada altura para outro lugar com altura diferente, 
normalmente, este transporte é ocasionado a partir de bombas centrífugas.
Existem diversas aplicações para as bombas. Podemos destacar para a irrigação no setor agrícola, 
para o transporte de água entre reservatórios em construções civis, ou seja, em sistemas de água residuá-
ria, na refrigeração e no condicionamento de ar, em embarcações, de uma forma ampla nas indústrias 
para o tratamento de água ou potabilização, na questão de enchentes ou afastamento de águas pluviais, 
nos sistemas de combate a incêndio, entre outras atividades. Mas o grande diferencial para que este 
tipo de máquina realize trabalho de forma correta e eficiente é a escolha adequada do tipo de bomba 
a ser utilizada. No decorrer da unidade, você aprenderá a respeito deste assunto e entenderá quais as 
diferenças entre os tipos de máquinas.
Normalmente, o que difere as bombas é a forma como são projetados seus componentes e suas 
características. Determinadas bombas fornecem uma grande vazão de água, porém a sua pressão é, 
regularmente, baixa, e outras possuem uma pequena vazão, mas, por outro lado, uma excelente pressão. 
As bombas utilizadas em sistemas de irrigação, em projetos de saneamento básico, em residências e 
em reservatórios precisam ter definidas estas duas características, a pressão que será fornecida para o 
fluido e a vazão que poderá corresponder o escoamento do fluido em determinada atividade.
38
UNICESUMAR
Neste momento, analisaremos uma situação real na qual um engenheiro precisa ter um conhecimento 
a respeito de bombas hidráulicas para tomar as decisões corretas. Imagine uma construção em anda-
mento de um prédio localizado na sua cidade. Neste caso, você foi contratado para ser o profissional 
responsável por todo o sistema hidráulico da construção e é quem toma as decisões referentes a esta 
parte da construção por possuir um bom conhecimento técnico nesta área. Este prédio não é pequeno, 
ele possui quatro andares num total de doze apartamentos. Seu sistema é composto por uma rede de 
tubulações, e a água deve ser elevada de um reservatório inferior até uma caixa d’água superior, na laje 
do quarto andar. Como já vimos, a máquina responsável por realizar o transporte de água através de 
tubulações são as bombas hidráulicas. Para que o fluxo de água flua, adequadamente, do reservatório 
inferior para a caixa superior, e que a vazão seja coerente com o que é necessário para atender os sete 
andares do prédio, é preciso realizar a escolha da bomba hidráulica adequada para este fim. 
Seu colega de serviço que é responsável por toda a parte de compras de equipamentos para as 
instalações da construção realizou a cotação de dois tipos de bombas hidráulicas para realizar o mo-
vimento da água através das tubulações do prédio. Ele trouxe para você o orçamento das duas bombas 
hidráulicas, sendo uma centrífuga e a outra alternativa de êmbolo. Mas, como ele é responsável por 
realizar apenas os orçamentos dos equipamentos, não entende muito do assunto e não sabe qual seria 
a bomba certa para a instalação. Então, a decisão é sua sobre qual das duas bombas você selecionaria 
para instalar no prédio, mantendo uma eficiência energética e operacional satisfatória. Quando se trata 
de bombas centrífugas ou de alternativas de êmbolo, é comum encontrarmos diferentes subgrupos de 
bombas destes dois grandes grupos. Uma vez estabelecido o tipo de bomba, desafio você a, também, 
identificar qual o subgrupoentre as bombas centrífugas ou alternativas de êmbolo deveria ser usada 
para esta aplicação.
Caro(a) aluno(a), após você ler esta unidade, conseguirá entender as principais diferenças entre os 
tipos de bombas hidráulicas, as características e princípios de funcionamento de cada máquina. Tam-
bém conseguirá entender os conceitos que envolvem as tubulações que fazem ligação com as bombas 
de determinadas aplicações. Não esqueça de utilizar o seu diário de bordo para fazer suas anotações.
Analisando a questão da construção do prédio, você deve realizar a escolha da bomba hidráulica 
correta para a função antes estabelecida, ou seja, elevar água entre o reservatório inferior e a caixa d’água 
superior, por meio das tubulações. No decorrer desta unidade, você aprenderá sobre as bombas centrí-
fugas, mas, também, verá como é feita a classificação das principais bombas utilizadas, atualmente, e 
suas principais características. Assim, conseguirá distinguir e escolher entre as duas diferentes bombas 
que foram orçadas por seu colega de trabalho. Logo a seguir, após você ler sobre os dois diferentes 
tipos de bombas, entenderá que a bomba centrífuga é a mais adequada para realizar o transporte de 
água no prédio. As bombas alternativas de êmbolo fornecem pequenas vazões a altas pressões, então, 
ela conseguiria elevar a água até o reservatório superior, porém este tipo de bomba não proporciona 
uma vazão de água necessária para que a caixa d’água supra a necessidade de consumo dos moradores 
a certa velocidade. Então, a melhor escolha a ser feita é a compra e a instalação da bomba centrífuga 
para a construção do prédio. Mas, para que seja feito a escolha adequada da bomba centrífuga, preci-
samos de algumas informações de instalação.
39
UNIDADE 2
DIÁRIO DE BORDO
Primeiramente, deve ser definida a altura de sucção. Após isso, é importante definir a altura de recal-
que, ou seja, a altura da bomba até a caixa superior e, também, o comprimento total de tubulação para 
este projeto hídrico do prédio. Depois de definido isso, precisamos selecionar a capacidade da caixa 
necessária para suprir a necessidade de todos os apartamentos do prédio. Assim, temos condições de 
definir a vazão para encher a caixa d’água em determinado intervalo de tempo, sem que falte água em 
nenhum instante para nenhum estabelecimento do prédio.
Além da bomba centrífuga ter uma vazão necessária para encher a caixa d’água superior, esta má-
quina deve ter pressão manométrica suficiente para levar a água até a altura estabelecida no último 
andar. Para isso, durante o projeto da construção e a escolha da bomba, precisamos considerar as perdas 
de carga causadas pelo comprimento de toda a tubulação utilizada e os acessórios que deverão conter 
no projeto. A perda de carga são perdas de pressão que ocorrem dentro de determinada tubulação 
quando se tem fluido escoando. Essa perda de pressão ocorre pelo simples fato de que há turbulências 
e atrito entre o escoamento do fluido e as paredes internas de determinada tubulação. Tendo isso em 
mente, podemos associar essas perdas de pressão como sendo perdas de energia hidráulica, o que, 
consequentemente, diminui o rendimento e necessita um maior consumo de energia elétrica.
Para qualquer projeto hidráulico que envolva bombas hidráulicas, necessita-se considerar o tipo 
de fluido que será transportado. Todos os dados antes relatados, como distância entre a bomba e o 
destino do fluido, a altura das subidas que serão enfrentadas, a altura de sucção da bomba, a vazão 
do fluido, a capacidade dos reservatórios e os acessórios hidráulicos utilizados no projeto, devem ser 
bem definidos para que possamos calcular a perda de carga e definir a bomba que melhor atenda às 
exigências e que tenha o máximo de rendimento energético possível.
Outras informações a respeito de bombas hidráulicas, além de todas as questões de projeto, devem ser 
detidas sob o conhecimento do engenheiro(a) capacitado(a) para determinada função. Devemos consi-
derar que deve ser realizada a correta instalação da bomba, ou seja, é preciso realizar uma inspeção antes 
de instalar, cuidar como foi realizado o transporte da máquina, como será o armazenamento, isto é, se a 
bomba será instalada a curto ou a longo prazo, analisar, também, o local de instalação para que tenha fácil 
acesso para possíveis manutenções. Deve-se, inclusive, prestar atenção na fundação da bomba hidráulica, 
sendo esta resistente o suficiente para suportar todos os esforços previstos durante seu funcionamento. 
40
UNICESUMAR
Nas bombas centrífugas, o líquido é movimentado a partir de forças na massa do líquido, ocasionadas 
pela rotação de um eixo acoplado ao rotor, formado por pás, realizando a força centrífuga e impulsio-
nando o líquido para as extremidades da bomba. Caro(a) aluno(a), para conseguirmos compreender 
as diversas aplicações e as características das bombas hidráulicas, precisamos entender a classificação 
dos diversos tipos dessas máquinas. Uma bomba é classificada de acordo com a troca de energia entre 
a máquina e o fluido e suas aplicações, ou seja, essa classificação depende da forma com que o fluido 
recebe energia da máquina. A classificação apresentada na Figura 1 é realizada a partir de como a 
bomba hidráulica fornece energia ao fluido.
41
UNIDADE 2
Descrição da Imagem: a imagem apresenta a classificação geral das máquinas de fluxo. Nela, podemos perceber 
dois grandes grupos: as bombas centrífugas, as quais estão sendo estudadas nesta unidade, e bombas de desloca-
mento positivo, as quais veremos na Unidade 7.
Bombas
Dinâmica ou Turbobomba
(Centrífuga) 
Volumétrica ou
Deslocamento Positivo 
Fluxo Misto
Fluxo Axial 
Radial
Alternativa
Rotativa
Pistão
Êmbolo
Diafragma
Engrenagens 
Lóbulos 
Parafusos
Palhetas
Deslizantes
Figura 1 - Classificação geral das bombas hidráulicas / Fonte: o autor.
Caro(a) aluno(a), nosso foco, neste estudo, está em estudar as bombas centrífugas e, no decorrer deste 
livro, estudaremos as bombas volumétricas, as quais são máquinas importantes no setor industrial. Mas 
você sabe por que se dá o nome de bombas centrífugas? A bomba centrífuga recebe esse nome pelo 
fato de o líquido entrar pelo seu centro e sair pela periferia, sendo este movimento ocasionado pela 
força centrífuga. Esse tipo de bomba possui um eixo ligado ao rotor, também, chamado de impulsor 
ou impelidor, o qual possui pás. Este conjunto realiza movimento de rotação e impulsiona o fluido.
Podemos classificar as bombas centrífugas em radiais, de fluxo mista e de fluxo axial. Esta classifica-
ção é definida de acordo com a saída do líquido do rotor. A bomba centrífuga radial é a mais utilizada 
em projetos hidráulicos em instalações de água limpa, pelo fato de ser fabricada mais facilmente em 
relação às outras (ELETROBRÁS et al., 2009).
42
UNICESUMAR
Descrição da Imagem: a imagem apresenta a passagem radial do fluxo dentro do rotor de uma bomba centrífuga 
radial. Nas bombas radiais, o líquido entra, paralelamente, ao eixo do rotor e sai a uma direção perpendicular.
Analisando o conjunto eixo e rotor, nas bombas radiais, o líquido entra, paralelamente, ao eixo do 
rotor e sai a uma direção perpendicular ao mesmo. Quando a água entra em contato com as pás, elas 
direcionam o fluxo em uma direção normal ao eixo, expulsando a água a determinada vazão e pressão 
dentro da tubulação. A Figura 2 apresenta o esquema da trajetória do fluido passando pelo rotor. No 
decorrer desta unidade, aprenderemos as demais partes de uma bomba centrífuga.
Nas bombas centrífugas de fluxo mista, o fluido também entra, paralelamente, ao eixo do rotor, mas, 
neste caso, o fluxo sai da bomba em uma direção diagonal ao eixo, ou seja, após a passagem da água 
através da bomba, ela é expulsa a determinada vazão e pressão em uma trajetória inclinada (ELETRO-
BRÁS et al., 2009). As Figuras 3 e 4 mostram o rotor das bombas de fluxo, mista e axial, respectivamente.
Figura 2 - Esquema do fluxo do fluido no rotor da bomba radial/Fonte: Brasil (2010, p. 78). 
43
UNIDADE 2
Descrição da Imagem: a imagem apresenta a trajetória do fluido em uma bomba centrífuga de fluxo mista. O fluido 
entra em uma trajetória paralela ao eixo e sai em uma trajetória diagonal.
Descrição da Imagem: a imagem apresenta a trajetória do fluido em uma bomba centrífuga de fluxo axial. Neste 
caso, o fluido entra em uma trajetória paralela ao eixo e sai em uma trajetória também paralela ou axial.
Figura 3 - Rotor da bomba centrífuga de fluxo mista / Fonte: Brasil (2010, p. 79).
Já nas bombas de fluxo axial, novamente o fluido entra em uma trajetória paralela ao eixo do rotor, 
porém, neste caso, o fluxo é guiado e sai em uma trajetória também paralela ao eixo. Por isso, recebe 
o nome de bomba de fluxo axial, a água é expulsa do rotor para as seguintes tubulações fazendo um 
ângulo de 180 graus com o eixo do rotor (ELETROBRÁS et al., 2009).
Figura 4 - Rotor da bomba centrífuga de fluxo axial / Fonte: CTGÁS-ER (2011, p. 41).
44
UNICESUMAR
Caro(a) aluno (a), agora, veremos os principais componentes de uma bomba centrífuga. Entre estes, 
podemos citar a carcaça, o rotor, o eixo, os sistemas de vedação, os mancais, o suporte do mancal, os 
anéis de desgaste e os acoplamentos.
 Carcaça é composta pelo flange de sucção, voluta e pelo flange de descarga. Sua função é englobar 
todo o volume do líquido que está sendo movimentado pelo rotor. Nela, é realizada a transformação 
de energia cinética em energia de pressão. A Figura 5 apresenta os três componentes da carcaça de 
uma bomba hidráulica centrífuga. O diâmetro da voluta aumenta à medida que se aproxima do bocal 
de descarga, pois é onde o líquido começa a chegar na parte final do bocal de descarga, terá velocida-
de menor e pressão maior pelo aumento da área de saída. Pode-se encontrar três diferentes tipos de 
carcaças: com voluta simples, voluta dupla e com pás difusoras (CTGÁS-ER, 2011).
Voluta
Flange de descarga Flange de sucção
Figura 5 - Estrutura básica da carcaça / Fonte: CTGÁS-ER (2011, p. 34).
O rotor é um dos principais componentes de uma bomba. Ele possui pás que são responsáveis por 
expulsar para as partes externas do rotor todo o fluxo de fluido que entra na bomba. Dependendo da 
bomba centrífuga, o rotor trabalha em determinada rotação e faz com que o líquido seja deslocado 
até uma altura de recalque. Podemos destacar a existência de dois tipos de rotor, os rotores abertos e 
os fechados, o que os diferencia são as hélices ou pás internas ou expostas ao corpo do rotor (ELE-
TROBRÁS et al., 2009). A Figura 6 a) e b) mostra os dois tipos de rotores.
Descrição da Imagem: a imagem apresenta os três componentes da carcaça de uma bomba hidráulica centrífuga. 
A Voluta, o flange de sucção e flange de descarga.
45
UNIDADE 2
 
Figura 6 - a) Rotor fechado; b) Rotor aberto 
O eixo é o componente responsável por realizar a ligação do rotor com o motor elétrico. Este recebe 
torque do motor elétrico para realizar a rotação do rotor. Em algumas bombas, o eixo possui uma luva 
protetora que ajuda a diminuir os desgastes. Neste tipo de bomba, os sistemas de vedações podem ser 
constituídos pelas gaxetas ou pelos selos mecânicos. As gaxetas são fabricadas em materiais moldáveis 
ou plásticos para que possam ser ajustadas se necessário.
Um detalhe importante que devemos entender é a relação da velocidade de entrada e de saída do 
líquido na bomba. Estas características estão ligadas com a geração de força centrífuga na bomba. O 
objetivo das gaxetas é não permitir que a água passe da parte interna da carcaça para a caixa de gaxeta, 
porém não vedam totalmente o sistema da bomba, podendo haver gotejamento quando necessário. 
O gotejamento nada mais é que um mínimo vazamento para controle de temperatura das gaxetas e 
da lubrificação. As gaxetas variam de acordo com o fluido a ser bombeado, a pressão e a temperatura. 
Quando o fluido bombeado é um combustível, como o álcool e a gasolina, usa-se o chamado selo 
mecânico, o qual realiza a vedação total do sistema da bomba.
Os mancais são elementos que permitem a rotação do eixo e do rotor da bomba e realizam o ali-
nhamento entre estas partes rotativas e as partes estacionárias da bomba. Neles, estão concentradas as 
Descrição da Imagem: a imagem apresenta os dois tipos de rotores das bombas centrífugas: rotor fechado e o 
rotor aberto. A escolha depende do tipo de aplicação da máquina.
A B
46
UNICESUMAR
cargas axiais e radiais. O mancal pode ser de dois tipos: de rolamento ou de deslizamento. No primeiro 
caso, o mancal de rolamento possui maior vida útil e é responsável por reduzir o atrito entre o eixo e 
os apoios fixos, além possuir maior custo. Já os mancais de deslizamento têm a mesma função, porém 
são mais utilizados em bombas para serviços rigorosos, como em bombas com diâmetros de eixos 
grandes. Os suportes dos mancais são utilizados para fixação dos mancais.
 Os anéis de desgaste são componentes utilizados para que não haja o desgaste de peças mais caras, por 
isso, seu custo é pequeno quando comparado com as outras peças da bomba. Eles são instalados para realizar 
a separação entre as regiões de diferença de pressão, ou seja, da sucção e da descarga. À medida que os anéis 
desgastam, a eficiência da bomba diminui, ou seja, aumenta o retorno de líquido da descarga para a parte de 
sucção da bomba, por isso, esse componente deve ser trocado, periodicamente (ELETROBRÁS et al., 2009).
Os acoplamentos são utilizados para realizar a ligação entre o acionamento e o eixo da bomba. Eles 
podem ser do tipo rígido ou flexíveis, e são constituídos, normalmente, por cubos ou luvas enchavetados 
no eixo, peças amortecedoras e a capa externa. Após o líquido entrar na bomba e chegar até o centro 
do rotor, também chamado olho do impelidor, a uma velocidade baixa, o rotor, juntamente com suas 
pás, que está a determinada rotação, faz com que haja força centrífuga e desloque o líquido para as 
extremidades do rotor. A cada rotação que o rotor da bomba hidráulica executa, o líquido se afasta cada 
vez mais do centro do rotor, realizando um percurso mais longo a cada rotação. Isso significa que, ao 
passo que o líquido é deslocado para longe do centro do impelidor, a aceleração centrífuga aumenta, e 
o fluxo do fluido é expulso da bomba a determinada vazão e velocidade (CTGÁS-ER, 2011). A Figura 
7 a seguir representa o fluxo do fluido no interior de uma bomba centrífuga.
Descrição da Imagem: a imagem ilustra a trajetória do fluido em uma bomba centrífuga, desde a admissão até a 
saída do rotor.
Figura 7 - Esquema do fluxo do fluido no rotor da bomba centrífuga / Fonte: CTGÁS-ER (2011, p. 29).
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UNIDADE 2
O difusor possui uma forma cônica com a função de desacelerar o fluxo do líquido ao sair da bomba. 
Nesta região, onde o fluido sai de uma menor área para uma maior, ocorre a transformação de energia 
cinética em energia de pressão.
Um fenômeno importante que devemos considerar nas bombas centrífugas é o princípio de Ber-
noulli. Em um líquido em movimento, podemos relacionar a velocidade com a pressão, ou seja, esta 
relação é, inversamente, proporcional, à medida que a velocidade do líquido diminui, e, ao chegar na 
parte de área maior do difusor, a pressão do mesmo aumenta.
Agora que já entendemos sobre os tipos, a classificação e as principais partes de uma bomba centrí-
fuga, podemos destacar que as bombas de fluxo radial são as mais utilizadas na maioria das aplicações 
de instalações de bombeamento. Então, vamos nos aprofundar neste assunto? Veremos como são 
divididas e classificadas as bombas radiais, especificamente.
Antes, porém, assista o vídeo a seguir para entender, por meio de uma 
ilustração, o funcionamento de uma bomba centrífuga de fluxo radial, 
muito utilizada em sistema de bombeamento de casas e prédios no 
ramo da construção civil. O vídeo mostra as principais partes desta 
bomba e como ocorre a passagem do fluido através do rotor, até sair 
da máquina. Para acessar, use seu leitor de QR