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Aula 00 - Prof. Juliano EMBASA (Técnico Operacional - Técnico em Eletromecânica) Conhecimentos Específicos - 2022 (Pós-Edital) Autor: Felipe Canella, Juliano de Pelegrin 08 de Agosto de 2022 1 40 Sumário Apresentação ................................................................................................................................................ 2 Bombas Centrífugas ....................................................................................................................................... 5 1 – Máquinas de fluxo ............................................................................................................................... 5 1.1 - Bombas ......................................................................................................................................... 7 Considerações Finais .................................................................................................................................... 21 Questões Comentadas ................................................................................................................................. 22 Lista de Questões ........................................................................................................................................ 34 Gabarito ..................................................................................................................................................... 40 Felipe Canella, Juliano de Pelegrin Aula 00 - Prof. Juliano EMBASA (Técnico Operacional - Técnico em Eletromecânica) Conhecimentos Específicos - 2022 (Pós-Edital) www.estrategiaconcursos.com.br 0 2 40 APRESENTAÇÃO Olá, meus amigos e minhas amigas do Estratégia Concursos, tudo bem? É com imensa satisfação que iniciamos hoje o nosso “Curso EMBASA (Técnico Operacional - Técnico em Eletromecânica) Conhecimentos Específicos - 2022 (Pós-Edital)”. Antes de mais nada, gostaríamos de nos apresentar. Prof. Juliano Eu sou o prof. Juliano de Pelegrin, engenheiro mecânico graduado pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná –UTFPR. Durante a minha graduação realizei intercâmbio nos EUA, onde estudei durante um ano, na ASU -Arizona State University. Sou mestre em engenharia elétrica, também pela UTFPR. Durante dois anos atuei no ramo da engenharia, na indústria, trabalhando com manutenção mecânica e inspeções em caldeiras e vasos de pressão. Há aproximadamente três anos comecei, paralelamente aos meus estudos e trabalho de engenharia, a me envolver com concursos públicos iniciando na produção de Vade-Mécuns e compilação de materiais para o Estratégia Concursos e Estratégia Carreia Jurídica. Atualmente resido no município de Pato Branco/PR, sou professor do Estratégia Concursos e coordenador do Estudo Estratégico no Estratégia Carreia Jurídica. Prof. Felipe Eu sou o Prof. Me. Felipe Canella. Sou formado em Engenharia de Produção Mecânica pelo Centro Universitário da FEI e Mestre em Ciências. Atuei em empresas multinacionais como em montadoras na área de Purchasing e em áreas de Trade Marketing. Além disso, passei no programa de trainee de uma grande empresa em um processo de mais de 40 mil inscritos para 10 vagas, ao passo que concluía meu Mestrado em Engenharia de Produção na Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Além disso, tenho experiência no exterior (estudei 1 ano engenharia na Western Michigan University, nos EUA). Hoje faço doutorado na USP e leciono no Estratégia Concursos. Continuando com meus estudos, fui aprovado no concurso do TRE-PR, para Técnico Judiciário Administrativo, meu segundo concurso (ficando em 208o – longe, mas fiquei), o que para mim foi uma vitória (rs). Continuei estudando e fiquei em 12o em Agente Legislativo na Câmara Municipal do Guarujá, mas cometi um “erro amador” na segunda fase e fui eliminado (nem só de felicidade vivemos, não é?). Todavia, posteriormente, SEM DESISTIR, alcancei o 6o lugar para Assistente em Administração pública para Câmara de Cubatão. Além disso, já tive aprovação na primeira fase para Polícia Federal com apenas 2,5 meses de estudos antes da prova (o que prova como minha metodologia de estudos que ensino em meus vídeos no Instragram® funciona).Não deixe de me seguir nas minhas redes sociais para dicas e questões comentadas que compartilho! Essa breve introdução com o nosso passado e história é para vocês entenderem que concursos é... CONSTÂNCIA EM SEU OBJETIVO! Felipe Canella, Juliano de Pelegrin Aula 00 - Prof. Juliano EMBASA (Técnico Operacional - Técnico em Eletromecânica) Conhecimentos Específicos - 2022 (Pós-Edital) www.estrategiaconcursos.com.br 0 3 40 Podemos, às vezes, cometer erros infantis (como eu já cometi e já presenciei colegas cometendo, também). Entretanto, você não pode se deixar abater, pois isso acontece com TODO MUNDO. Mantenha a calma, a paciência e saiba que tudo vai dar certo! Estude e siga nossas dicas para alcançarmos juntos esse nosso objetivo: a sua aprovação! Este curso é um material com o máximo de imagens possível, para que as aulas sejam claras, mas sem perder a objetividade. Afinal, a intenção é trazer um curso vertical abordando somente o que já foi exigido, ou possa vir a ser, em concursos de engenharia. Para isso, todo o nosso curso é elaborado baseado em fontes consagradas da engenharia mecânica, em que é feita uma abordagem teórica de cada assunto seguida por exercícios, retirados de provas de concursos passados, comentados. Fique atento aos comentários das questões, pois estes podem vir a complementar a teoria podendo se tornar um diferencial em sua preparação. Sem mais delongas, deixaremos aqui nossos contatos pessoais para quaisquer dúvidas, críticas ou sugestões que possam surgir. Lembre-se, caro(a) concurseiro (a), estamos aqui para lhe dar o suporte que você precisa para passar no seu concurso! Sinta-se à vontade para nos contatar. Para tirar dúvidas e ter acesso a dicas e conteúdos gratuitos, acesse nossas redes sociais: Instagram - @profjulianodp E-mail – profjulianodp@gmail.com Instagram - @prof.canelas E-mail - canellas100@gmail.com Agora vamos ao que interessa! Hora do FOCO total! Felipe Canella, Juliano de Pelegrin Aula 00 - Prof. Juliano EMBASA (Técnico Operacional - Técnico em Eletromecânica) Conhecimentos Específicos - 2022 (Pós-Edital) www.estrategiaconcursos.com.br 0 4 40 BOMBAS CENTRÍFUGAS CONSIDERAÇÕES INICIAIS Caro estrategista, na aula de hoje vamos estudar as Bombas Centrífugas. É muito importante que você dê uma atenção especial a esta aula. Muito provavelmente aparecerão questões a respeito em sua prova. Os tópicos necessários e mais importantes serão aprofundados por meio de esquemas, figuras e resumos. Tudo isto será feito para que você possa extrair o máximo de conteúdo para a hora de sua prova. Como de costume, antes de começarmos nossa aula, reforço que ela é escrita baseada em fontes consagradas da engenharia mecânica, portanto haverá figuras e citações retiradas de bibliografias. Isto é realizado com o objetivo de tornar o material o mais didático e claro possível. Sem mais, lembre-se de acessar e curtir minhas redes sociais. Lá você poderá encontrar dicas, conteúdos e informações a respeito de seu concurso! Vamos lá?! Instagram - @profjulianodp e-mail – profjulianodp@gmail.com Felipe Canella, Juliano de Pelegrin Aula 00 - Prof. Juliano EMBASA (Técnico Operacional - Técnico em Eletromecânica) Conhecimentos Específicos - 2022 (Pós-Edital) www.estrategiaconcursos.com.br 0 5 40 BOMBAS CENTRÍFUGAS Prezado(a) aluno (a), as máquinas de fluxo são estudadas pela humanidade desde a antiguidade em que as primeiras máquinas de fluxo desenvolvidas foram rodas de concha e bombas de parafuso para elevar água. Posteriormente os moinhos foram desenvolvidos para extrair energia do vento assim como as rodasde água que permitiram a extração potencial hidráulica. Vamos a seu estudo! 1 – Máquinas de fluxo Caro estrategista, existem diversas classificações adotadas para as máquinas de fluxo e frequentemente elas são exigidas em questões de prova. Uma destas classificação é em máquinas de fluxo dinâmicas (turbomáquinas) e volumétricas. As turbomáquinas direcionam o seu escoamento através de lâminas, aletas ou pás fixadas em um rotor. Nelas o fluido está sempre circulando (nunca confinado) e elas podem ser máquinas motrizes como as turbinas ou geratrizes como as bombas. Vejamos os componentes básicos das turbomáquinas: A bibliografia costuma dividir as máquinas de fluxo de acordo com o diagrama a seguir: Componentes básicos das turbomáquinas Boca de entrada (aspiração ou sucção em bombas) Rotor, impulsor ou impelidor Pás, lâminas, álabes fixadas ao rotor Corpo, voluta ou coletor em formato de caracol Boca de sáida (recalque ou descarga em bombas. Felipe Canella, Juliano de Pelegrin Aula 00 - Prof. Juliano EMBASA (Técnico Operacional - Técnico em Eletromecânica) Conhecimentos Específicos - 2022 (Pós-Edital) www.estrategiaconcursos.com.br 0 6 40 Cada tipo de máquina de fluxo é concebida para trabalhar com um tipo de fluido de trabalho como por exemplo as turbinas hidráulicas e as bombas centrífugas trabalham com líquidos, os ventiladores e turbocompressores com gases neutros, as turbinas a vapor e turbocompressores frigoríficos trabalham com vapor de água, freon, etc e, as turbinas a gás e o motor de reação trabalham com gás de reação. (FEPESE/CELESC-2018) De acordo com a classificação das máquinas de fluxo, a máquina que é considerada uma turbomáquina hidráulica operatriz é: a) Ventilador para gases. b) Turbocompressor. c) Turbina eólica. d) Turbina a vapor. e) Turbina hidráulica. Comentário: Máquinas de fluxo Hidráulicas Turbomáquinas Operatrizes Bombas (líquidos) Ventiladores (gases) Motrizes Turbinas Hidráulicas Turbinas eólicas Máquinas de deslocamento positivo Térmicas Turbomáquinas Operatrizes Turbocompressores Motrizes Turbinas a vapor Turbinas a gás Máquinas de deslocamento positivo Felipe Canella, Juliano de Pelegrin Aula 00 - Prof. Juliano EMBASA (Técnico Operacional - Técnico em Eletromecânica) Conhecimentos Específicos - 2022 (Pós-Edital) www.estrategiaconcursos.com.br 0 7 40 A alternativa A está CORRETA e é o gabarito da questão. Os ventiladores para gases sãos classificados como turbomáquinas hidráulicas operatrizes. A alternativa B está incorreta. Os turbocompressores sãos classificados como turbomáquinas térmicas operatrizes. A alternativa C está incorreta, uma vez que as turbinas eólicas são classificadas como turbomáquinas hidráulicas motrizes. A alternativa D está incorreta, pois as turbinas a vapor são classificas como turbomáquinas térmicas motrizes. A alternativa E está incorreta. As turbinas hidráulicas são classificadas como turbomáquinas hidráulicas motrizes. Vamos adiante! 1.1 - Bombas Prezado aluno (a), vamos agora ao estudo das bombas que sãos máquinas de fluxo utilizadas para o transporte de líquido. O que diferencia as bombas dos ventiladores é o fluido de trabalho. Nas bombas é realizado o transporte de líquido enquanto nos ventiladores é realizado o transporte de gases através da transferência de energia para esses fluidos. Podemos classificar as bombas como turbobombas e volumétricas. Vejamos a tabela: Dinâmicas, Turbobombas (centrífuga) Bombas volumétricas ou de deslocamento positivo Radiais ou centrífugas Axiais e mistas Alternativas Rotativas Aspiração simples ou aspiração duplas Rotor aberto ou fechado ▪ Pistão ▪ Diafragma ▪ Êmbolo ▪ Palhetas ▪ Lóbulos ▪ Engrenagem ▪ Parafuso Rotor aberto, semi- aberto ou fechado. Pás fixas ou variáveis 1.1.1 – Bombas centrífugas ou turbobombas Prezado aluno (a), as bombas centrífugas são equipamentos mecânicos que utilizam o princípio da força centrífuga para transformar energia mecânica em energia cinética e energia de pressão. Vejamos a imagem abaixo com o esquema de uma bomba centrífuga. Felipe Canella, Juliano de Pelegrin Aula 00 - Prof. Juliano EMBASA (Técnico Operacional - Técnico em Eletromecânica) Conhecimentos Específicos - 2022 (Pós-Edital) www.estrategiaconcursos.com.br 0 8 40 A rotação do rotor da bomba dotado de pás ou hélices faz com que, ao receber o fluido pelo seu centro o descarregue pela periferia do rotor pela ação da força centrífuga. Ao se projetar as pás de um rotor sempre deve-se utilizar um número de Reynolds elevado. Os principais tipos de bombas centrífugas são as radiais, de fluxo misto e de fluxo axial. Os principais componentes das bombas centrífugas são a carcaça, o rotor ou impelidor, o eixo, os mancais que sustentam o eixo e os componentes de vedação que podem ser gaxeta ou selo mecânico. O anel de desgaste de bombas centrífugas tem a função de diminuir a recirculação de fluido no interior de bombas com rotor fechado. As bombas centrífugas podem ser classificadas de acordo com a direção do fluxo em relação ao eixo, a posição de trabalho, o número de estágios, o tipo de sucção no primeiro estágio e a partição da carcaça. ▪ Classificação das bombas centrífugas quanto a direção do fluxo em relação ao eixo As bombas podem ser classificadas quanto a direção do fluxo em relação ao eixo em bombas de fluxo misto, fluxo radial e fluxo axial. Fluxo misto Felipe Canella, Juliano de Pelegrin Aula 00 - Prof. Juliano EMBASA (Técnico Operacional - Técnico em Eletromecânica) Conhecimentos Específicos - 2022 (Pós-Edital) www.estrategiaconcursos.com.br 0 9 40 Fluxo Radial Fluxo axial ▪ Classificação das bombas centrífugas quanto a posição de trabalho: As bombas centrífugas podem ser classificas em bombas horizontais ou verticais quanto a sua posição de trabalho. Bombas centrífugas horizontais, trabalham com eixo na posição horizontal. Felipe Canella, Juliano de Pelegrin Aula 00 - Prof. Juliano EMBASA (Técnico Operacional - Técnico em Eletromecânica) Conhecimentos Específicos - 2022 (Pós-Edital) www.estrategiaconcursos.com.br 0 10 40 Bombas centrífugas verticais trabalham com o eixo na vertical. ▪ Classificação das bombas centrífugas quanto ao número de estágios/rotores ou impelidores: Em relação ao número de rotores ou estágios as bombas centrífugas podem ser classificadas em único estágio (um rotor) ou múltiplos estágios (mais de um rotor). Único estágio. São utilizadas na maioria das instalações hidráulicas por apresentarem menor custo de fabricação. Sua aplicação se dá em casos de necessidade de elevação de fluido a pequenas e médias alturas. Apresenta menor consumo de energia, custo-benefício e manutenção simplificada. Múltiplos estágios (neste caso quatro). Normalmente utilizadas em instalações de alte pressão onde é necessário a elevação do fluido a grandes alturas sua utilização é vantajosa quando comparada a utilização de diversas bombas ligas em série. Os rotores são instalados sequencialmente em um mesmo eixo, na mesma carcaça, em compartimentos diferentes. ▪ Classificação das bombas centrífugas quanto ao tipo de sucção: Felipe Canella, Juliano de Pelegrin Aula 00 - Prof. Juliano EMBASA (Técnico Operacional - Técnico em Eletromecânica) Conhecimentos Específicos - 2022 (Pós-Edital) www.estrategiaconcursos.com.br 0 11 40 As bombas centrífugas podem ser classificas quanto ao tipo de sucção do primeiro estágio como simples ou dupla sução. Sucção simples. O líquido entre unilateralmente no rotor. São as mais comumente utilizadas por atenderem os requisitos de grande parte das instalações hidráulicas. Dupla sucção. Neste caso o rotor apresenta duas entradas para aspiração sendo indicada para aplicações onde é necessáriauma vazão maior, pois o rotor permite alimentação de líquidos em dois sentidos opostos. ▪ Classificação das bombas centrífugas quanto a partição da carcaça. As bombas centrífugas podem ser classificadas conforme a partição da carcaça em axialemente bipartida ou radialmente bipartida. Carcaça axialmente bipartida Carcaça radialmente bipartida Felipe Canella, Juliano de Pelegrin Aula 00 - Prof. Juliano EMBASA (Técnico Operacional - Técnico em Eletromecânica) Conhecimentos Específicos - 2022 (Pós-Edital) www.estrategiaconcursos.com.br 0 12 40 ▪ Classificação das bombas centrífugas quanto: • A direção do fluxo em relação ao eixo o Fluxo misto; o Fluxo Radial; o Fluxo axial. • A posição de trabalho o Verticais; o Horizontais. • Ao número de estágios ou rotores o Único estágio; o Múltiplos estágios. • Ao tipo de sucção do primeiro estágio: o Sucção simples; o Dupla sucção. • A partição da carcaça o Axialmente bipartida; o Radialmente bipartida. 1.1.2 – Teoria das bombas Caro estrategista, para definirmos o torque no eixo de uma bomba centrífuga devemos analisar um volume de controle fixo envolvendo uma partícula de fluido em rotação junto com o rotor. A partir da equação da quantidade de movimento para um volume de controle inercial, considerando que o rotor gira a uma velocidade angular constante e a partir das seguintes simplificações, chega-se na seguinte expressão matemática escalar para o torque no eixo z de uma bomba. Simplificações: • Torques devidos a forças de superfícies são desprezados. • Escoamento uniforme na entrada e saída do fluido. • Torques devido as forças de campo desprezíveis. • Escoamento em regime permanente; • Eixo z alinhado com o eixo de rotação da máquina. • Fluido atravessa as fronteiras do volume de controle nas duas seções (entrada e saída). 𝑇𝑒𝑖𝑥𝑜 = (𝑟2𝑉𝑡2 − 𝑟1𝑉𝑡1)�̇� = (𝑟2𝑉𝑡2 − 𝑟1𝑉𝑡1)𝜌𝑄 Em que os termos da equação são: • 𝑟1 𝑒 𝑟2 são as posições radiais 1 e 2 no volume de controle. • 𝑉𝑡1 𝑒 𝑉𝑡2 são as velocidades tangenciais nas posições 1 e 2 • 𝑇𝑒𝑖𝑥𝑜 é o torque no eixo. Felipe Canella, Juliano de Pelegrin Aula 00 - Prof. Juliano EMBASA (Técnico Operacional - Técnico em Eletromecânica) Conhecimentos Específicos - 2022 (Pós-Edital) www.estrategiaconcursos.com.br 0 13 40 Para definirmos a potência útil nas turbomáquinas é utilizado a seguinte equação: 𝑊ú𝑡𝑖𝑙 = 𝜌. 𝑔. 𝑄. 𝐻 Onde H é a altura de elevação ou carga líquida em metros de coluna de fluido também chamada de energia específica, 𝜌 a densidade do fluido, g a aceleração da gravidade e Q a vazão volumétrica. Esta equação é valida para rotores radiais, axiais e semi-axiais sendo independente do tipo de fluido, do seu peso específico e não é afetada pela viscosidade do fluido. A potência no eixo é definida por: 𝑊𝑒𝑖𝑥𝑜 = 𝜔𝑇𝑒𝑖𝑥𝑜 Em que 𝜔 é velocidade angular do eixo em rad/s e 𝑇𝑒𝑖𝑥𝑜 é o torque fornecido ao eixo. O rendimento hidráulico ou eficiência da bomba é definida pela relação entre a potência útil e a potência fornecida ou potência de elevação, assim obtemos: 𝜂𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎 = 𝑊ú𝑡𝑖𝑙 𝑊𝑒 = 𝜌. 𝑔. 𝑄. 𝐻 𝜔𝑇𝑒𝑖𝑥𝑜 O rendimento mecânico da bomba é dado pela relação entre a potência de elevação que é a potência cedida pelo rotor ao fluido e a potência motriz, mecânica ou efetiva. 𝜂𝑚𝑒𝑐 = 𝑊𝑒 𝑊𝑚 Felipe Canella, Juliano de Pelegrin Aula 00 - Prof. Juliano EMBASA (Técnico Operacional - Técnico em Eletromecânica) Conhecimentos Específicos - 2022 (Pós-Edital) www.estrategiaconcursos.com.br 0 14 40 (CEV UECE/ Pref. Sobral-2018) Para um reservatório ser abastecido com água a uma vazão de 3,6 m3/h, uma motobomba elétrica precisa fornecer uma pressão de 750 kPa ao sistema de abastecimento. Sabendo que a eficiência da bomba para esse regime de funcionamento é de 50 %, a potência que o motor elétrico precisa fornecer à bomba é de a) 1500 W. b) 375 W. c) 2700 W. d) 750 W. Comentário: Sabendo-se que a pressão P é dada por 𝜌. 𝑔. 𝐻 e que a potência útil de uma bomba é calculada por: 𝑊ú𝑡𝑖𝑙 = 𝜌. 𝑔. 𝑄. 𝐻 Temos que a potência útil será 𝑊ú𝑡𝑖𝑙 = 𝑃. 𝑄 Substituindo os valores e convertendo a vazão para m³/s temos que 𝑊ú𝑡𝑖𝑙 = 750.10³ 3,6 3600 = 750 𝑊 Pela equação do rendimento de bombas podemos determinar a potência que deve ser fornecida pelo motor a bomba da seguinte maneira: 𝜂𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎 = 𝑊ú𝑡𝑖𝑙 𝑊𝑒𝑖𝑥𝑜 => 0,5 = 750 𝑊𝑒𝑖𝑥𝑜 => 𝑊𝑒𝑖𝑥𝑜 = 1500𝑊 Logo, a alternativa A está CORRETA e é o gabarito da questão 1.1.3 – Associação de bombas Prezado aluno(a), é muito comum em questões de prova cair associações de bombas em série e paralelo, pois é muito comum na indústria e em diversas unidades operacionais nos depararmos com esse tipo de associação de bombas. A associação de bomba em série é utilizada quando deseja-se atingir altas elevações manométricas que estão acima das atingidas por uma única bomba. Já a associação de bombas em paralelo é utilizada para se obter uma vazão acima dos limites de uma única bomba. Felipe Canella, Juliano de Pelegrin Aula 00 - Prof. Juliano EMBASA (Técnico Operacional - Técnico em Eletromecânica) Conhecimentos Específicos - 2022 (Pós-Edital) www.estrategiaconcursos.com.br 0 15 40 1.1.3.1 – Associação em série Como dito anteriormente, as associações de bombas em série são realizadas quando se deseja solucionar problemas de alturas elevadas. Esse tipo de associação pode ser utilizada em condições de alta pressão e as bombas utilizadas podem ser iguais ou diferentes. A vazão no sistema é mantida e a altura manométrica, em um caso ideal, é determinada pela soma das alturas manométricas de cada bomba. As bombas de múltiplos estágio são consideradas como bombas em série e utilizadas normalmente para alturas manométricas maiores do que 50m. Vejamos a representação abaixo: Ao ligarmos duas bombas em série (A e B) temos que a vazão do sistema será: 𝑄𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 = 𝑄𝐴 = 𝑄𝐵 E a altura manométrica será igual a soma das alturas manométricas ou cargas manométricas de cada bomba, conforme exposto no diagrama, portanto: 𝐻𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 = 𝐻𝐴 + 𝐻𝐵 O rendimento das duas bombas em série será: Associação de bombas em série Maior elevação Associação de bombas em paralelo Maior vazão Felipe Canella, Juliano de Pelegrin Aula 00 - Prof. Juliano EMBASA (Técnico Operacional - Técnico em Eletromecânica) Conhecimentos Específicos - 2022 (Pós-Edital) www.estrategiaconcursos.com.br 0 16 40 𝜂𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 = (𝐻𝐴 + 𝐻𝐵)𝜂𝐴𝜂𝐵 𝐻𝐴𝜂𝐵 + 𝐻𝐵𝜂𝐴 (VUNESP/UFABC-2019) Para recalque de fluidos por meio de bombas centrífugas radiais, as associações de bombas em série ou em paralelo representam uma opção de projeto. Sobre a utilidade, o objetivo e as características dessas associações, é correto afirmar que a) ambas destinam-se à obtenção de cargas manométricas elevadas. b) ambas destinam-se à obtenção de cargas manométricas menores, em relação ao uso de uma única bomba, a fim de economizar energia no bombeamento. c) a associação em série destina-se, principalmente, à obtenção de cargas manométricas maiores. d) a associação em paralelo destina-se, principalmente, à obtenção de cargas manométricas maiores. e) a associação em série destina-se, principalmente, à obtenção de vazões maiores. Comentário: A alternativa A está incorreta, uma vez que a associação em série se destina a obtenção de cargas manométricas elevadas e a associação em paralelo destina-se à obtenção de vazões maiores. A alternativa B está incorreta. Ao realizar a associação de duas ou mais bombas a tendência é aumentar a energia no bombeamento e, além disso, nenhum dos tipos de associações de bombas tem por objetivos a obtenção de cargas manométricas menores. A alternativa C está CORRETA e é o gabarito daquestão. O principal objetivo da associação de bombas em série é à obtenção de cargas manométricas maiores. A alternativa D está incorreta, pois a associação em paralelo é destinada para a obtenção de vazões maiores. A alternativa E está incorreta, lima vez que a associação em série se destina, principalmente, a obtenção elevada altura manométrica. 1.1.3.2 – Associação de bombas em paralelo Esse tipo de associação é utilizado principalmente em sistemas onde se deseja aumentar a vazão e, além disso, pode-se flexibilizar a demanda de fluido com o ligamento ou desligamento das bombas associadas. Desconsiderando as perdas de carga, a vazão resultante de duas bombas associadas em paralelo (A e B) é igual a soma das vazões de cada uma respectivamente. 𝑄𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 = 𝑄𝐴 + 𝑄𝐵 Já a altura manométrica será igual... 𝐻𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 = 𝐻𝐴 = 𝐻𝐵 Felipe Canella, Juliano de Pelegrin Aula 00 - Prof. Juliano EMBASA (Técnico Operacional - Técnico em Eletromecânica) Conhecimentos Específicos - 2022 (Pós-Edital) www.estrategiaconcursos.com.br 0 17 40 Neste tipo de associação é recomendado a utilização de duas bombas iguais de modo a se evitar a recirculação de corrente da bomba de maior potência para a de menor potência. As bombas de aspiração duplas ou de entrada bilateral atuam como bombas em paralelo por realizarem a sucção pelos dois lados. Vejamos a imagem abaixo. O rendimento neste tipo de associação é calculado por: 𝜂𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 = (𝑄𝐴 + 𝑄𝐵)𝜂𝐴𝜂𝐵 𝑄𝐴𝜂𝐵 + 𝑄𝐵𝜂𝐴 (UFRJ/UFRJ-2018) Duas bombas axiais, bomba 1 e bomba 2, têm vazão de Q e 1,5Q, respectivamente. Ao associarmos essas duas bombas em paralelo conforme a figura a seguir, a vazão do fluxo a jusante do sistema, desconsiderando as perdas por atrito na tubulação, será de: a) 2Q b) 1,25Q c) 0,5Q d) 2,5Q Felipe Canella, Juliano de Pelegrin Aula 00 - Prof. Juliano EMBASA (Técnico Operacional - Técnico em Eletromecânica) Conhecimentos Específicos - 2022 (Pós-Edital) www.estrategiaconcursos.com.br 0 18 40 e) 1,5Q Comentário: O esquema das bombas representados na questão consiste em uma associação em paralelo onde, desprezando as perdas de cargas, temos que a vazão do fluxo do sistema será igual a soma da vazão de cada bomba. Assim temos que a vazão total será igual a Q+1,5Q=2,5Q. Logo, a alternativa D está CORRETA e é o gabarito da questão. Vamos em frente! 1.1.4 – Cavitação Sempre que uma bomba estiver acima do reservatório de sucção, ela terá uma pressão necessária para trazer água até a sua entrada para garantir seu correto funcionamento. Sempre que a bomba estiver aspirando o fluido que passa por ela, a pressão irá diminuir até atingir seu valor mínimo no bocal de entrada da bomba. Caso a pressão de aspiração atingir a pressão de vaporização do fluido, ele irá vaporizar, gerando bolhas que irão adentrar na bomba e irão causar danos irreparáveis. Assim podemos definir a cavitação. Cavitação é o processo de vaporização do fluido quando a pressão absoluta se reduz até a pressão de vaporização do líquido aspirado na temperatura que se encontra. A cavitação provoca diversos problemas, quando as bolhas geradas se deslocam para região de maior pressão, que dentre os quais se destacam: • Corrosão do interior da bomba; • Remoção de partes do rotor e da tubulação de entrada da bomba; • Redução de rendimento; • Aumento de trepidação e vibração da bomba; • Gera ruídos e erosão devido a implosão das bolhas. Quando o fluido de trabalho é a água a cavitação ocorre geralmente para temperaturas acima de 45ºC. E alguns dos materiais que melhor resistem à corrosão por cavitação são o ferro fundido, o bronze e o alumínio. Para que não ocorra a cavitação a energia total na entrada na bomba deve ser maior que a energia de vaporização e aí vem a pergunta. Como evitar a cavitação? Para isso, foi determinado o NPSH, do inglês, Net Positive Suction Head, que indica a altura positiva líquida de aspiração que em outras palavras é a energia disponível pelo sistema necessária para se evitar a cavitação. Dois fatores são os responsáveis pela cavitação em uma bomba que são a baixa pressão e alta vazão e a existência de altura negativa de sucção. Assim quanto maior for a vazão da bomba e altura de sucção (altura entre a entrada da bomba e a ponta do tubo de sucção) maior será o NPSHR. Felipe Canella, Juliano de Pelegrin Aula 00 - Prof. Juliano EMBASA (Técnico Operacional - Técnico em Eletromecânica) Conhecimentos Específicos - 2022 (Pós-Edital) www.estrategiaconcursos.com.br 0 19 40 Ao se comprar uma bomba os fabricantes obrigatoriamente fornecem um valor de NPSHR real ou requerido que é determinado via ensaios em laboratório normalmente esse valor é fornecido via gráfico em função da vazão da bomba. O NPSHD disponível pode ser equacionado de acordo com a concepção do sistema em que a bomba será instalada e pode ser comparado com o NPSHR para se evitar a cavitação. A NPSHD é obtido pela seguinte expressão: 𝑁𝑃𝑆𝐻𝐷 = 𝐻𝑎𝑡𝑚 + 𝐻𝑔𝑠 − 𝐻𝑉 − ∆𝑃𝑆 + 𝑃𝑟𝑒𝑠 Em que 𝐻𝑎𝑡𝑚 é a pressão atmosférica local (mca), 𝐻𝑔𝑠 é a altura geométrica de sucção, sendo positiva quando a bomba está “afogada” e negativa quendo a bomba estivar acima do nível do reservatório (mca), 𝐻𝑉 pressão de vaporização do fluido em razão de sua temperatura (mca), ∆𝑃𝑆 é a perda de carga na tubulação de sucção (mca) e 𝑃𝑟𝑒𝑠 é a pressão do reservatório de sucção. Diz-se que a bomba está afogada quando o bocal de entrada da bomba está posicionado abaixo do nível do reservatório. Neste caso dispensa-se o escorvamento ou escorva da bomba que consiste no preenchimento da tubulação de sucção e da carcaça da bomba para retirada de ar da tubulação. Quando a bomba se encontra afogada ela já está preenchida com fluido pela ação da gravidade. Caro aluno(a), se analisarmos a equação acima podemos notar que os seguintes fatores influenciam na determinação do NPSHD: • Altitude do local de instalação: quanto maior a altitude do local de instalação menor será a pressão atmosférica local e, logo, menor será o NPSHD. • Temperatura de bombeamento do líquido: quanto maior a temperatura do fluido menor será o NPSHD. • Tipo de líquido bombeado: eventualmente em uma mesma instalação dois tipos de fluidos podem ser utilizados, sendo importante a avaliação da pressão de vaporização, peso específico e viscosidade de cada um dos fluidos. • Vazão: com o aumento da vazão maior será a velocidade do fluido dentro da tubulação acarretando maiores perda de carga e, por consequência, diminuirá o NPSHD. • Pressão no reservatório de sucção: quanto maior a pressão do reservatório maior será o NPSHD a diminuição da pressão de sucção pode gerar a cavitação (diminuição do NPSHD). • Geometria e acessórios na tubulação de sucção: quaisquer alterações na tubulação ou nos acessórios de sucção acarretará mudança na perda de carga de sucção. Caso essa perda aumenta menor será o NPSHD. Felipe Canella, Juliano de Pelegrin Aula 00 - Prof. Juliano EMBASA (Técnico Operacional - Técnico em Eletromecânica) Conhecimentos Específicos - 2022 (Pós-Edital) www.estrategiaconcursos.com.br 0 20 40 • Altura estática de sucção: existe um valor máximo de altura estática para que a bomba passe para a situação de bomba “afogada”, portanto, o valor do NPSHD irá variar. Quanto maior a altura manométrica de sucção menor será o valor do NPSH. Por fim, a informação mais importante. Para que não ocorra a cavitação o NPSHD deve ser maior que o NPSHR, ou seja, NPSHD>NPSHR para que não ocorra o fenômeno da cavitação. (CESGRARIO/PETROBRAS-2018) A cavitação é um fenômeno que pode ocorrer nas bombas toda vez que a pressão estática local for inferior à pressão de vapor do líquido. Esse processo, além de levar à redução do desempenho das bombas, pode também causar danos ou desgastes devido à implosãodas bolhas de vapor formadas. Assim ,é evidente que o fenômeno de cavitação deve ser evitado na operação de bombas. Relativas à cavitação em bombas, observe as afirmações a seguir. I - Quanto maior a altura manométrica de sucção, maior é o valor do NPSH requerido. II - O NPSH disponível aumenta quando a vazão aumenta. III - Visando a evitar a cavitação, deve-se manter o valor de NPSH disponível maior que o valor de NPSH requerido. Está correto o que se afirma em a) II, apenas b) III, apenas c) I e II, apenas d) I e III, apenas e) I, II e III Comentário: Vamos avaliar cada um dos itens. O item I está incorreto porque quanto maior for a altura manométrica de sucção, menor será o NPSH requerido. O item II está incorreto, uma vez que o NPSH disponível diminui quando a vazão aumenta. O item III está correto. O requisito para se evitar a cavitação é de que NPSHD>NPSHR. Portanto a alternativa B está CORRETA e é o gabarito da questão. Encerramos aqui o estudo sobre bombas. Não deixe de resolver muito exercícios sobre o tema, pois é um dos mais cobrados dentro de máquinas de fluxo. Felipe Canella, Juliano de Pelegrin Aula 00 - Prof. Juliano EMBASA (Técnico Operacional - Técnico em Eletromecânica) Conhecimentos Específicos - 2022 (Pós-Edital) www.estrategiaconcursos.com.br 0 21 40 CONSIDERAÇÕES FINAIS Muito obrigado meu caro aluno ou minha cara aluna! Novamente agradeço sua paciência para me acompanhar por toda esta aula1. Sei que a jornada é dura, mas saiba que cada vez que você chegar aqui, no final da aula, você está um passo mais próximo do seu objetivo. Quaisquer dúvidas, sugestões ou críticas entrem em contato conosco. Estou disponível no fórum no Curso, por e-mail e, inclusive, pelo instagram. Aguardo você na próxima aula. Até lá! 1 Bibliografia base utilizada nesta aula: The McGraw-Hill Companies, Inc. Fluid Mechanics: Fundamentals and Applications 2006 John Wiley & Sons, Inc. Introduction do Fluid Mechanis, 7ª. Ed, 2009 LIMA, Epaminondas Pio Correia. A mecânica das bombas. Gráfica Universitária MATTOS, Edson Ezequiel de; Falco, Reinaldo de. Bombas Industriais 2ª edição. Rio de Janeiro: Interciência, 1998. 474p. Felipe Canella, Juliano de Pelegrin Aula 00 - Prof. Juliano EMBASA (Técnico Operacional - Técnico em Eletromecânica) Conhecimentos Específicos - 2022 (Pós-Edital) www.estrategiaconcursos.com.br 0 22 40 QUESTÕES COMENTADAS 1. (CEBRASPE/CODEVASF-2021) Quanto a máquinas de fluxo e sistemas hidráulicos e pneumáticos, julgue o item a seguir. Considerando-se uma curva do sistema com relação quadrática entre a altura manométrica total e a vazão, sendo Q1 e Q2 as vazões obtidas pelo funcionamento isolado de cada bomba e Q3 a vazão da associação em paralelo dessas bombas, é correto afirmar que Q1 + Q2 > Q3. Comentário: O item está correto. Teoricamente a vazão Q3 tem valor igual a soma das vazões Q1 e Q2, entretanto, quando tratamos de um sistema real, devido as perdas provocadas pela associação, Q1 + Q2 > Q3. 2. (CEBRASPE/EMAP-2018) A propósito das máquinas de fluxo, julgue o item a seguir. Em uma instalação de bombeamento, se, em vez de uma única bomba centrífuga, forem usadas duas bombas menores em paralelo, o risco de cavitação se reduzirá. Comentário: O item está correto. Mantendo-se os diâmetros dos dutos, as vazões cada uma das bombas será metade da vazão original, assim as velocidades de escoamento serão reduzidas pela metade, aumentando a pressão. O aumento de pressão contribui para evitar que a pressão do fluido atinja a pressão de vaporização, também contribui para a diminuição da perda de carga na tubulação, aumentando o NPSHd que reduz o risco de cavitação. 3. (CEBRASPE/EMAP-2018) A propósito das máquinas de fluxo, julgue o item a seguir. Bombas de engrenagem, por possuírem grande capacidade de bombear fluidos de alta viscosidade, são muito usadas em instalações de bombeamento na indústria química. Comentário: O item está correto. A principal aplicação das bombas rotativas é no bombeamento de líquidos viscosos. As bombas rotativas de engrenagem são as mais simples. Elas consistem em duas engrenagens, que trabalham dentro de uma caixa com pequenas folgas ao redor e dos lados das rodas dentadas. Felipe Canella, Juliano de Pelegrin Aula 00 - Prof. Juliano EMBASA (Técnico Operacional - Técnico em Eletromecânica) Conhecimentos Específicos - 2022 (Pós-Edital) www.estrategiaconcursos.com.br 0 23 40 As bombas de engrenagens são as mais utilizadas quando comparadas aos outros tipos de bombas volumétricas e, além disso, os principais campos de aplicação desta categoria de bombas rotativas são a indústria química, farmacêutica, petroquímica, siderúrgica, têxtil e alimentícia. 4. (CEBRASPE/IFF-2018) Além de danos no rotor, vibração e defeitos mecânicos, a cavitação normalmente provoca redução da capacidade da bomba e instabilidade na altura manométrica. Uma medida adequada para evitar a cavitação em bombas centrífugas consiste em a) reduzir a pressão de descarga. b) reduzir o diâmetro da tubulação de sucção. c) elevar a pressão de sucção. d) reduzir a pressão de sucção. e) reduzir o NPSH disponível, pressurizando-se o tanque com ar comprimido, em tanques de alimentação fechados. Comentário: A alternativa A está incorreta, pois a redução da pressão de descarga não evita a cavitação de bomba. A alternativa B está incorreta. Aumentando o diâmetro da tubulação de sucção é possível evitar a cavitação. A alternativa C está CORRETA e é o gabarito da questão. Ao se elevar a pressão de sucção evita-se a pressão de vaporização do líquido aspirado na temperatura que se encontra. A alternativa D está incorreta. A redução da pressão de sucção provoca a cavitação. A alternativa E está incorreta uma vez que ao pressurizar o tanque de alimentação eleva-se o NPSH disponível com a intenção de evitar a cavitação. NPSHD>NPSHR para que não ocorra o fenômeno da cavitação. Felipe Canella, Juliano de Pelegrin Aula 00 - Prof. Juliano EMBASA (Técnico Operacional - Técnico em Eletromecânica) Conhecimentos Específicos - 2022 (Pós-Edital) www.estrategiaconcursos.com.br 0 24 40 5. (CEBRASPE/IFF-2018) Acerca do funcionamento de bombas centrífugas e suas associações, assinale a opção correta. a) Na impossibilidade de atendimento da vazão requerida, indica-se a associação das bombas hidráulicas em série. b) A associação de duas bombas idênticas em paralelo provoca um aumento da altura manométrica total no sistema quando comparado ao funcionamento de uma bomba isolada. c) Efeitos de cavitação são evitados ao se respeitar a relação NPSHr > NPSHd. d) O rendimento hidráulico de uma bomba centrífuga aumenta na mesma proporção da vazão bombeada. e) Na associação de n bombas idênticas em paralelo, a vazão no sistema é igual a n vezes a vazão de uma única bomba. Comentário: A alternativa B está correta e é o gabarito da questão. A associação de bombas idênticas em paralelo resulta em aumento de vazão. Apesar de não ser o objetivo principal, a associação em paralelo permite um pequeno aumento da altura manométrica quando comparado com o funcionamento de uma única bomba isolada. A alternativa A está incorreta. A associação de bombas hidráulicas em série é indicada quando se deseja uma maior altura manométrica. Para maiores vazões o correto é a associação de bombas em paralelo. A alternativa C está incorreta. Para evitar os efeitos da cavitação o NPSH disponível deve ser maior que o NPSH requerido. A alternativa D está incorreta. Vejamos a característica de uma curva de rendimento de uma bomba em razão de sua vazão. Podemos notar que o rendimento é proporcional a vazão da bomba até a vazão ótima, para o diâmetro do rotor considerado. A partir desse ponto, a eficiência começa a cair não mantendo mais a proporcionalidade. Felipe Canella, Julianode Pelegrin Aula 00 - Prof. Juliano EMBASA (Técnico Operacional - Técnico em Eletromecânica) Conhecimentos Específicos - 2022 (Pós-Edital) www.estrategiaconcursos.com.br 0 25 40 A alternativa E está incorreta. A resistência adicional da tubulação associada às novas bombas que são adicionadas no sistema causa redução na vazão, ou seja, ao adicionar uma bomba ao sistema de bombas em paralelo, o acréscimo na vazão será inferior à vazão da bomba quando trabalhando individualmente. 6. (CEBRASPE/EMAP-2018) A propósito das máquinas de fluxo, julgue o item a seguir. Em uma instalação de bombeamento, se, em vez de uma única bomba centrífuga, forem usadas duas bombas menores em paralelo, o risco de cavitação se reduzirá. Comentário: O item está correto. Cada nova bomba, fornecerá a metade da vazão da instalação de bombeamento. Quanto menor a vazão, maior será a pressão na sucção em decorrência disso, menor será a chance de acontecer cavitação. 7. (CEBRASPE/PO AL-2013) Denomina-se cavitação o fenômeno originado por quedas de pressão, geralmente observado em sistemas hidráulicos, que causa ondas de choque e outros efeitos que comprometem o desempenho de máquinas hidráulicas. Acerca do fenômeno da cavitação, julgue o item subsecutivo. Um sério problema em bombas centrífugas refere-se à erosão do seu rotor impelidor, provocada pela presença de partículas sólidas, em suspensão na corrente de líquido, que são arrastadas devido ao efeito da cavitação e colidem com as superfícies do rotor, causando seu desgaste. Comentário: O item está incorreto. Olha a pegadinha! Um sério problema em bombas centrífugas refere-se à erosão do seu rotor impelidor, provocada pela presença de BOLHAS, em suspensão na corrente de líquido, que são arrastadas devido ao efeito da cavitação e colidem com as superfícies do rotor, causando seu desgaste. Lembre-se Cavitação é o processo de vaporização do fluido quando a pressão absoluta se reduz até a pressão de vaporização do líquido aspirado na temperatura que se encontra. 8. (CEBRASPE/PO AL-2013) Denomina-se cavitação o fenômeno originado por quedas de pressão, geralmente observado em sistemas hidráulicos, que causa ondas de choque e outros efeitos que comprometem o desempenho de máquinas hidráulicas. Acerca do fenômeno da cavitação, julgue o item subsecutivo. Entre as medidas que se podem adotar para evitar a ocorrência da cavitação nas instalações de bombeamento, cita-se o aumento da altura de sucção e do comprimento da tubulação de sucção, o que afasta ao máximo a bomba do reservatório de captação, além do aumento das perdas de carga na sucção, que pode ser obtido pela redução do diâmetro dos tubos e conexões de sucção. Felipe Canella, Juliano de Pelegrin Aula 00 - Prof. Juliano EMBASA (Técnico Operacional - Técnico em Eletromecânica) Conhecimentos Específicos - 2022 (Pós-Edital) www.estrategiaconcursos.com.br 0 26 40 Comentário: O item está totalmente incorreto. Caro aluno(a), os seguintes fatores influenciam na determinação do NPSHD. Lembre-se que quanto maior for, há mais chances de se evitar a cavitação. • Altitude do local de instalação: quanto maior a altitude do local de instalação menor será a pressão atmosférica local e, logo, menor será o NPSHD. • Temperatura de bombeamento do líquido: quanto maior a temperatura do fluido menor será o NPSHD. • Tipo de líquido bombeado: eventualmente em uma mesma instalação dois tipos de fluidos podem ser utilizados, sendo importante a avaliação da pressão de vaporização, peso específico e viscosidade de cada um dos fluidos. • Vazão: com o aumento da vazão maior será a velocidade do fluido dentro da tubulação acarretando maiores perda de carga e, por consequência, diminuirá o NPSHD. • Pressão no reservatório de sucção: quanto maior a pressão do reservatório maior será o NPSHD a diminuição da pressão de sucção pode gerar a cavitação (diminuição do NPSHD). • Geometria e acessórios na tubulação de sucção: quaisquer alterações na tubulação ou nos acessórios de sucção acarretará mudança na perda de carga de sucção. Caso essa perda aumenta menor será o NPSHD. • Altura estática de sucção: existe um valor máximo de altura estática para que a bomba passe para a situação de bomba “afogada”, portanto, o valor do NPSHD irá variar. Quanto maior a altura manométrica de sucção menor será o valor do NPSH. 9. (CEBRASPE/PO AL-2013) Denomina-se cavitação o fenômeno originado por quedas de pressão, geralmente observado em sistemas hidráulicos, que causa ondas de choque e outros efeitos que comprometem o desempenho de máquinas hidráulicas. Acerca do fenômeno da cavitação, julgue o item subsecutivo. Na cavitação, ocorrem bolhas de vapor que se condensam bruscamente na passagem pelo rotor da máquina hidráulica, fato que, entre outros efeitos, causa queda de rendimento da máquina hidráulica. Comentário: O item está correto. A cavitação provoca diversos problemas, quando as bolhas geradas se deslocam para região de maior pressão, que dentre os quais se destacam: • Corrosão do interior da bomba; • Remoção de partes do rotor e da tubulação de entrada da bomba; • Redução de rendimento; • Aumento de trepidação e vibração da bomba; • Gera ruídos e erosão devido a implosão das bolhas. Quando o fluido de trabalho é a água a cavitação ocorre geralmente para temperaturas acima de 45ºC. E alguns dos materiais que melhor resistem à corrosão por cavitação são o ferro fundido, o bronze e o alumínio. Felipe Canella, Juliano de Pelegrin Aula 00 - Prof. Juliano EMBASA (Técnico Operacional - Técnico em Eletromecânica) Conhecimentos Específicos - 2022 (Pós-Edital) www.estrategiaconcursos.com.br 0 27 40 10. (IBFC/PCie PR-2017) Avalie as afirmações que seguem com base no tema “máquinas de fluxo”. I. Máquinas mistas são dispositivos ou aparelhos hidráulicos que modificam o estado de energia que o líquido possui e transformam a energia hidráulica sob uma forma na outra. II. Nas bombas alternativas, o líquido recebe a ação das forças diretamente de um pistão ou êmbolo ou de uma membrana flexível. III. Nas bombas rotativas, o líquido recebe a ação de forças provenientes de uma ou mais peças dotadas de movimento de rotação que, comunicando energia de pressão, provocam seu escoamento. Está correto o que se afirma em: a) I e III, apenas b) II e III, apenas c) I e II, apenas d) I, II e III e) III apenas Comentário: Essa é uma questão para elevar o seu nível de aprendizado, pois todos os itens estão corretos. Retome a leitura de cada um deles. Portanto, a alternativa D está CORRETA e é o gabarito da questão. 11. (IBFC/PCie PR-2017) Avalie as afirmações que seguem com base no tema “máquinas de fluxo”. I. A associação de bombas em paralelo é utilizada quando desejamos uma carga manométrica elevada e não proporcional à vazão. II. O rotor é o componente principal das bombas em razão de ser o agente fornecedor de energia de líquido. III. Nas bombas do tipo centrífuga helicoidal, não é possível cavitação em virtude da pressão de escoamento e da temperatura de funcionamento. Está correto o que se afirma em: a) I, II e III b) I e II, apenas c) I e III, apenas Felipe Canella, Juliano de Pelegrin Aula 00 - Prof. Juliano EMBASA (Técnico Operacional - Técnico em Eletromecânica) Conhecimentos Específicos - 2022 (Pós-Edital) www.estrategiaconcursos.com.br 0 28 40 d) II e III, apenas e) II, apenas Comentário: A alternativa E está CORRETA e é o gabarito da questão. O item I está incorreto, pois a associação de bombas em paralelo é indicada para quando uma vazão elevada é necessária. O item II está CORRETO. O rotor é o agente fornecedor de energia de líquido nas bombas, sendo assim o seu componente principal. O item III está incorreto uma vez que dependendo da temperatura e da diferença de pressão pode ocorrer cavitação em bombas centrífugashelicoidais. 12. (IESES/IGP SC-2017) Considere o ponto de funcionamento de uma bomba centrífuga em que ela consegue elevar 1 l/s (10-3 m³/s) de água à altura de 10 m. Admita que a massa específica da água seria de 1000 kg/m³, a aceleração da gravidade de 10 m/s² e que o motor ligado à esta bomba este já fornecendo ao seu eixo a potência de 200 W. Assinale a alternativa correspondente ao rendimento da bomba nesta condição: a) 70% b) 20% c) 75% d) 50% Comentário: Para definirmos a potência útil nas turbomáquinas é utilizado a seguinte equação: 𝑊ú𝑡𝑖𝑙 = 𝜌. 𝑔. 𝑄. 𝐻 𝑊ú𝑡𝑖𝑙 = 1000 . 10 . 10−3. 10 = 100 𝑊 O rendimento é igual a razão entre a potência útil e a potência fornecida. Assim: 𝜂𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎 = 𝑊ú𝑡𝑖𝑙 𝑊𝑒 = 100 200 = 0,5 = 50% A alternativa D está CORRETA e é o gabarito da questão. Felipe Canella, Juliano de Pelegrin Aula 00 - Prof. Juliano EMBASA (Técnico Operacional - Técnico em Eletromecânica) Conhecimentos Específicos - 2022 (Pós-Edital) www.estrategiaconcursos.com.br 0 ==0== 29 40 13. (INCAB/PC AC-2015) O engenheiro responsável pela seleção de uma bomba realiza o cálculo do NPSH (Net Positive Suction Head) disponível, informando o valor ao fornecedor da bomba. O fornecedor, por sua vez, seleciona um modelo apropriado com NPSH requerido menor que o NPSH disponível. Na seleção de uma bomba este requerimento tem por objetivo evitar um fenômeno que pode prejudicar o desempenho da bomba ou mesmo degradá-la. Esse fenômeno é denominado: a) incrustação. b) regeneração. c) recirculação. d) batida de pino. e) cavitação. Comentário: Para que não ocorra a cavitação a energia total na entrada na bomba deve ser maior que a energia de vaporização e aí vem a pergunta. Como evitar a cavitação? Para isso, foi determinado o NPSH, do inglês, Net Positive Suction Head, que indica a altura positiva líquida de aspiração que em outras palavras é a energia disponível pelo sistema necessária para se evitar a cavitação. Logo, a alternativa E está CORRETA e é o gabarito da questão. 14. (FGV/PC RJ-2009) Há vários tipos de bomba que são utilizadas em ciclos de potência, com o objetivo de ceder energia ao fluido resultando em um aumento de sua energia. No estudo da bomba hidráulica acionada por motor elétrico, é de fundamental importância obter o rendimento da bomba, que é obtida pela relação entre: a) potência fornecida ao fluido pela bomba e potência útil. b) potência ativa e potência aparente. c) potência útil e potência ativa. d) potência ativa e potência reativa. e) potência fornecida pela bomba ao fluido e potência ativa. Comentário: A alternativa A está CORRETA e é o gabarito da questão, uma vez que o rendimento da bomba, que é obtido pela relação entre potência fornecida ao fluido pela bomba e potência útil. Felipe Canella, Juliano de Pelegrin Aula 00 - Prof. Juliano EMBASA (Técnico Operacional - Técnico em Eletromecânica) Conhecimentos Específicos - 2022 (Pós-Edital) www.estrategiaconcursos.com.br 0 30 40 15. (NC UFPR/ITAIPU-2019) Uma bomba hidráulica centrífuga apresenta em seu ponto de funcionamento a potência hidráulica (potência útil cedida ao fluido) de 16 kW, com rendimento de 80%. Estão disponíveis para escolha os seguintes motores elétricos, todos trifásicos, assíncronos, com rotor em gaiola e fator de serviço igual a 1,0: MOTOR POTÊNCIA NOMINAL (kW) RENDIMENTO (%) 1 20 80 2 25 80 3 15 75 4 10 50 5 30 53,3 Levando em consideração os dados apresentados, a escolha correta do motor elétrico para acionar essa bomba é: a) Motor 1. b) Motor 2. c) Motor 3. d) Motor 4. e) Motor 5. Comentário: A eficiência de uma bomba ou seu rendimento é definido pela razão entre a potência útil ou hidráulica e a potência fornecida para a bomba no eixo. Vejamos: 𝜂𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎 = 𝑊ú𝑡𝑖𝑙 𝑊𝑒𝑖𝑥𝑜 Substituindo os valores dados no enunciado temos que 0,8 = 16 𝑊𝑒𝑖𝑥𝑜 => 𝑊𝑒𝑖𝑥𝑜 = 20𝑘𝑊 Analisando a tabela notamos que ela nos fornece a potência nominal do motor que nada mais é do que a potência fornecida em seu eixo que é a mesma fornecida a bomba, logo, não precisamos considerar o rendimento do motor. Desta forma a alternativa A está CORRETA e é o gabarito da questão. 16. (IESES/BAHIAGÁS-2016) Em uma instalação industrial deseja-se elevar um determinado fluido de um reservatório para outro localizado a 20 m de altura em relação ao reservatório à montante. Para isso, estão à disposição duas bombas iguais as quais deverão trabalhar em conjunto para realizar a Felipe Canella, Juliano de Pelegrin Aula 00 - Prof. Juliano EMBASA (Técnico Operacional - Técnico em Eletromecânica) Conhecimentos Específicos - 2022 (Pós-Edital) www.estrategiaconcursos.com.br 0 31 40 operação. Deseja-se que o reservatório receptor atinja seu nível máximo no menor tempo possível. Com base nisso, a melhor configuração de trabalho para estas bombas e que justificam a sua aplicação é: a) Associação das bombas em série, pois poderá alcançar uma altura maior enchendo o reservatório em menor tempo. b) Associação das bombas em série, onde a velocidade do escoamento é o dobro em relação à associação em paralelo. c) Associação das bombas em paralelo, pois se pode alcançar uma maior altura de elevação, porém com uma vazão reduzida. d) Associação das bombas em paralelo, onde a vazão obtida pela associação é igual ao dobro da vazão de uma máquina isolada. e) Associação das bombas em paralelo, pois a potência necessária é menor do que na associação em série. Comentário: A alternativa D está CORRETA e é o gabarito da questão. Como se deseja atingir o nível máximo do reservatório receptor no menor tempo possível temos que a vazão, dada em unidade de volume pelo tempo, deve ser maior. Assim, a maneira mais rápida de se atingir o volume de fluido no reservatório receptor é a associação das duas bombas em paralelo em que, desconsiderando perdas por atrito, obtém-se uma vazão igual ao dobro de uma máquina isolada, devido ao fato de que ambas são iguais. A alternativa A está incorreta. Apesar de a associação em série permitir o alcance de uma altura maior ela não permite um aumento de vazão, logo, o reservatório não encherá em menor tempo. A alternativa B está incorreta, por se tratar de uma associação em série. A alternativa C está incorreta. A associação em paralelo permite alcançar uma maior vazão mantendo a altura de elevação. A alternativa E está incorreta, pois a potência necessária para se ligar as duas bombas tanto em série quanto em paralelo é a mesma. 17. (CS UFG/UFG-2017) A cavitação é um fenômeno que pode aparecer nas instalações de bombas centrífugas. Ela diminui o rendimento e reduz drasticamente a vida útil da bomba. A cavitação pode ser eliminada: a) aumentando-se o diâmetro da tubulação de recalque. b) aumentando-se o diâmetro do rotor da bomba. c) reduzindo-se o diâmetro da tubulação de sucção. Felipe Canella, Juliano de Pelegrin Aula 00 - Prof. Juliano EMBASA (Técnico Operacional - Técnico em Eletromecânica) Conhecimentos Específicos - 2022 (Pós-Edital) www.estrategiaconcursos.com.br 0 32 40 d) reduzindo-se a altura manométrica de sucção. Comentário: A alternativa A está incorreta, pois aumentando-se o diâmetro da tubulação de sucção podemos eliminar a cavitação. A tubulação de recalque é aquela entre a altura de sucção da bomba até a saída da tubulação de descarga. A alternativa B está incorreta. A variação do diâmetro do rotor da bomba não irá impactar no cálculo do NPSHD. A alternativa C está incorreta, uma vez que aumentando-se o diâmetro da tubulação de sucção a cavitação pode vir a ser eliminada. A alternativa D está CORRETA e é o gabarito da questão. Com a redução da altura manométrica de sucção pode-se eliminar a cavitação. 18. (CESGRANRIO/LIQUIGÁS-2014) Com o propósito de caracterizar boas condiçõesde aspiração do líquido nas bombas é preciso calcular o NPSH (Net Positive Suction Head) requerido ou simplesmente NPSH da bomba, que deve ser inferior ao NPSH disponível na instalação para evitar o fenômeno de cavitação. Considere-se uma instalação cujas características na aspiração correspondam aos dados abaixo: • pressão de vapor do líquido na temperatura de bombeamento = 0,236 mca; • altura estática de aspiração = 2,30 mca; • perda de carga na aspiração = 2,00 mca; • pressão de vapor da água a 100 °C ao nível médio do mar = 10,33 mca; • altura total de aspiração = 4,30 mca. Qual o valor do NPSH disponível para essa instalação? a) 1,494 mca b) 5,794 mca c) 6,030 mca d) 10,094 mca e) 14,630 mca Comentário: Felipe Canella, Juliano de Pelegrin Aula 00 - Prof. Juliano EMBASA (Técnico Operacional - Técnico em Eletromecânica) Conhecimentos Específicos - 2022 (Pós-Edital) www.estrategiaconcursos.com.br 0 33 40 NPSH, do inglês, Net Positive Suction Head, indica a altura positiva líquida de aspiração que em outras palavras é a energia disponível pelo sistema utilizada como parâmetro para se evitar a cavitação. Neste caso o NPSHD é obtido pela seguinte expressão: 𝑁𝑃𝑆𝐻𝐷 = 𝐻𝑎𝑡𝑚 + 𝐻𝑔𝑠 − 𝐻𝑉 − ∆𝑃𝑆 Dados 𝐻𝑎𝑡𝑚 = 10,33; 𝐻𝑔𝑠 = −2,3; 𝐻𝑉 = 0,236; ∆𝑃𝑆 = 2,00 temos que: 𝑁𝑃𝑆𝐻𝐷 = 10,33 − 2,30 − 0,236 − 2,00 = 5,794 𝑚𝑐𝑎 Logo, a alternativa B está CORRETA e é o gabarito da questão. 19. (COPERVE UFSC/UFSC-2013) No caso de entrada de ar na canalização do sistema não afogado, na canalização de sucção, o procedimento de retirada de ar desta tubulação denomina-se: a) cavitação. b) flotação. c) desconexão. d) sifonagem. e) escorvamento. Comentário: A alternativa A está incorreta, pois a cavitação é o fenômeno de vaporização de um líquido gerado pela redução de pressão durante seu movimento. A alternativa B está incorreta. A flotação é uma técnica de separação de misturas através da introdução de bolhas de ar em uma suspensão de partículas. A alternativa C está incorreta. Desconexão não possui ligação nenhuma com a retirada de ar da tubulação. A alternativa D está incorreta. A sifonagem é a ação ou resultado produzido pelo sifão em sistemas hidráulicos. A alternativa E está CORRETA e é o gabarito da questão. O escorvamento ou escorva da bomba consiste no preenchimento da tubulação de sucção e da carcaça da bomba para retirada de ar da tubulação. Felipe Canella, Juliano de Pelegrin Aula 00 - Prof. Juliano EMBASA (Técnico Operacional - Técnico em Eletromecânica) Conhecimentos Específicos - 2022 (Pós-Edital) www.estrategiaconcursos.com.br 0 34 40 LISTA DE QUESTÕES 1. (CEBRASPE/CODEVASF-2021) Quanto a máquinas de fluxo e sistemas hidráulicos e pneumáticos, julgue o item a seguir. Considerando-se uma curva do sistema com relação quadrática entre a altura manométrica total e a vazão, sendo Q1 e Q2 as vazões obtidas pelo funcionamento isolado de cada bomba e Q3 a vazão da associação em paralelo dessas bombas, é correto afirmar que Q1 + Q2 > Q3. 2. (CEBRASPE/EMAP-2018) A propósito das máquinas de fluxo, julgue o item a seguir. Em uma instalação de bombeamento, se, em vez de uma única bomba centrífuga, forem usadas duas bombas menores em paralelo, o risco de cavitação se reduzirá. 3. (CEBRASPE/EMAP-2018) A propósito das máquinas de fluxo, julgue o item a seguir. Bombas de engrenagem, por possuírem grande capacidade de bombear fluidos de alta viscosidade, são muito usadas em instalações de bombeamento na indústria química. 4. (CEBRASPE/IFF-2018) Além de danos no rotor, vibração e defeitos mecânicos, a cavitação normalmente provoca redução da capacidade da bomba e instabilidade na altura manométrica. Uma medida adequada para evitar a cavitação em bombas centrífugas consiste em a) reduzir a pressão de descarga. b) reduzir o diâmetro da tubulação de sucção. c) elevar a pressão de sucção. d) reduzir a pressão de sucção. e) reduzir o NPSH disponível, pressurizando-se o tanque com ar comprimido, em tanques de alimentação fechados. 5. (CEBRASPE/IFF-2018) Acerca do funcionamento de bombas centrífugas e suas associações, assinale a opção correta. a) Na impossibilidade de atendimento da vazão requerida, indica-se a associação das bombas hidráulicas em série. b) A associação de duas bombas idênticas em paralelo provoca um aumento da altura manométrica total no sistema quando comparado ao funcionamento de uma bomba isolada. c) Efeitos de cavitação são evitados ao se respeitar a relação NPSHr > NPSHd. Felipe Canella, Juliano de Pelegrin Aula 00 - Prof. Juliano EMBASA (Técnico Operacional - Técnico em Eletromecânica) Conhecimentos Específicos - 2022 (Pós-Edital) www.estrategiaconcursos.com.br 0 35 40 d) O rendimento hidráulico de uma bomba centrífuga aumenta na mesma proporção da vazão bombeada. e) Na associação de n bombas idênticas em paralelo, a vazão no sistema é igual a n vezes a vazão de uma única bomba. 6. (CEBRASPE/EMAP-2018) A propósito das máquinas de fluxo, julgue o item a seguir. Em uma instalação de bombeamento, se, em vez de uma única bomba centrífuga, forem usadas duas bombas menores em paralelo, o risco de cavitação se reduzirá. 7. (CEBRASPE/PO AL-2013) Denomina-se cavitação o fenômeno originado por quedas de pressão, geralmente observado em sistemas hidráulicos, que causa ondas de choque e outros efeitos que comprometem o desempenho de máquinas hidráulicas. Acerca do fenômeno da cavitação, julgue o item subsecutivo. Um sério problema em bombas centrífugas refere-se à erosão do seu rotor impelidor, provocada pela presença de partículas sólidas, em suspensão na corrente de líquido, que são arrastadas devido ao efeito da cavitação e colidem com as superfícies do rotor, causando seu desgaste. 8. (CEBRASPE/PO AL-2013) Denomina-se cavitação o fenômeno originado por quedas de pressão, geralmente observado em sistemas hidráulicos, que causa ondas de choque e outros efeitos que comprometem o desempenho de máquinas hidráulicas. Acerca do fenômeno da cavitação, julgue o item subsecutivo. Entre as medidas que se podem adotar para evitar a ocorrência da cavitação nas instalações de bombeamento, cita-se o aumento da altura de sucção e do comprimento da tubulação de sucção, o que afasta ao máximo a bomba do reservatório de captação, além do aumento das perdas de carga na sucção, que pode ser obtido pela redução do diâmetro dos tubos e conexões de sucção. 9. (CEBRASPE/PO AL-2013) Denomina-se cavitação o fenômeno originado por quedas de pressão, geralmente observado em sistemas hidráulicos, que causa ondas de choque e outros efeitos que comprometem o desempenho de máquinas hidráulicas. Acerca do fenômeno da cavitação, julgue o item subsecutivo. Na cavitação, ocorrem bolhas de vapor que se condensam bruscamente na passagem pelo rotor da máquina hidráulica, fato que, entre outros efeitos, causa queda de rendimento da máquina hidráulica. 10. (IBFC/PCie PR-2017) Avalie as afirmações que seguem com base no tema “máquinas de fluxo”. I. Máquinas mistas são dispositivos ou aparelhos hidráulicos que modificam o estado de energia que o líquido possui e transformam a energia hidráulica sob uma forma na outra. II. Nas bombas alternativas, o líquido recebe a ação das forças diretamente de um pistão ou êmbolo ou de uma membrana flexível. Felipe Canella, Juliano de Pelegrin Aula 00 - Prof. Juliano EMBASA (Técnico Operacional - Técnico em Eletromecânica) Conhecimentos Específicos - 2022 (Pós-Edital) www.estrategiaconcursos.com.br 0 36 40 III. Nas bombas rotativas, o líquido recebe a ação de forças provenientes de uma ou mais peças dotadas de movimento de rotação que, comunicando energia de pressão, provocam seu escoamento. Está correto o que se afirma em: a) I e III, apenas b) II e III, apenas c) I e II, apenas d) I, II e III e) III apenas11. (IBFC/PCie PR-2017) Avalie as afirmações que seguem com base no tema “máquinas de fluxo”. I. A associação de bombas em paralelo é utilizada quando desejamos uma carga manométrica elevada e não proporcional à vazão. II. O rotor é o componente principal das bombas em razão de ser o agente fornecedor de energia de líquido. III. Nas bombas do tipo centrífuga helicoidal, não é possível cavitação em virtude da pressão de escoamento e da temperatura de funcionamento. Está correto o que se afirma em: a) I, II e III b) I e II, apenas c) I e III, apenas d) II e III, apenas e) II, apenas 12. (IESES/IGP SC-2017) Considere o ponto de funcionamento de uma bomba centrífuga em que ela consegue elevar 1 l/s (10-3 m³/s) de água à altura de 10 m. Admita que a massa específica da água seria de 1000 kg/m³, a aceleração da gravidade de 10 m/s² e que o motor ligado à esta bomba este já fornecendo ao seu eixo a potência de 200 W. Assinale a alternativa correspondente ao rendimento da bomba nesta condição: a) 70% b) 20% Felipe Canella, Juliano de Pelegrin Aula 00 - Prof. Juliano EMBASA (Técnico Operacional - Técnico em Eletromecânica) Conhecimentos Específicos - 2022 (Pós-Edital) www.estrategiaconcursos.com.br 0 37 40 c) 75% d) 50% 13. (INCAB/PC AC-2015) O engenheiro responsável pela seleção de uma bomba realiza o cálculo do NPSH (Net Positive Suction Head) disponível, informando o valor ao fornecedor da bomba. O fornecedor, por sua vez, seleciona um modelo apropriado com NPSH requerido menor que o NPSH disponível. Na seleção de uma bomba este requerimento tem por objetivo evitar um fenômeno que pode prejudicar o desempenho da bomba ou mesmo degradá-la. Esse fenômeno é denominado: a) incrustação. b) regeneração. c) recirculação. d) batida de pino. e) cavitação. 14. (FGV/PC RJ-2009) Há vários tipos de bomba que são utilizadas em ciclos de potência, com o objetivo de ceder energia ao fluido resultando em um aumento de sua energia. No estudo da bomba hidráulica acionada por motor elétrico, é de fundamental importância obter o rendimento da bomba, que é obtida pela relação entre: a) potência fornecida ao fluido pela bomba e potência útil. b) potência ativa e potência aparente. c) potência útil e potência ativa. d) potência ativa e potência reativa. e) potência fornecida pela bomba ao fluido e potência ativa. 15. (NC UFPR/ITAIPU-2019) Uma bomba hidráulica centrífuga apresenta em seu ponto de funcionamento a potência hidráulica (potência útil cedida ao fluido) de 16 kW, com rendimento de 80%. Estão disponíveis para escolha os seguintes motores elétricos, todos trifásicos, assíncronos, com rotor em gaiola e fator de serviço igual a 1,0: MOTOR POTÊNCIA NOMINAL (kW) RENDIMENTO (%) 1 20 80 2 25 80 3 15 75 Felipe Canella, Juliano de Pelegrin Aula 00 - Prof. Juliano EMBASA (Técnico Operacional - Técnico em Eletromecânica) Conhecimentos Específicos - 2022 (Pós-Edital) www.estrategiaconcursos.com.br 0 38 40 4 10 50 5 30 53,3 Levando em consideração os dados apresentados, a escolha correta do motor elétrico para acionar essa bomba é: a) Motor 1. b) Motor 2. c) Motor 3. d) Motor 4. e) Motor 5. 16. (IESES/BAHIAGÁS-2016) Em uma instalação industrial deseja-se elevar um determinado fluido de um reservatório para outro localizado a 20 m de altura em relação ao reservatório à montante. Para isso, estão à disposição duas bombas iguais as quais deverão trabalhar em conjunto para realizar a operação. Deseja-se que o reservatório receptor atinja seu nível máximo no menor tempo possível. Com base nisso, a melhor configuração de trabalho para estas bombas e que justificam a sua aplicação é: a) Associação das bombas em série, pois poderá alcançar uma altura maior enchendo o reservatório em menor tempo. b) Associação das bombas em série, onde a velocidade do escoamento é o dobro em relação à associação em paralelo. c) Associação das bombas em paralelo, pois se pode alcançar uma maior altura de elevação, porém com uma vazão reduzida. d) Associação das bombas em paralelo, onde a vazão obtida pela associação é igual ao dobro da vazão de uma máquina isolada. e) Associação das bombas em paralelo, pois a potência necessária é menor do que na associação em série. 17. (CS UFG/UFG-2017) A cavitação é um fenômeno que pode aparecer nas instalações de bombas centrífugas. Ela diminui o rendimento e reduz drasticamente a vida útil da bomba. A cavitação pode ser eliminada: a) aumentando-se o diâmetro da tubulação de recalque. b) aumentando-se o diâmetro do rotor da bomba. c) reduzindo-se o diâmetro da tubulação de sucção. Felipe Canella, Juliano de Pelegrin Aula 00 - Prof. Juliano EMBASA (Técnico Operacional - Técnico em Eletromecânica) Conhecimentos Específicos - 2022 (Pós-Edital) www.estrategiaconcursos.com.br 0 39 40 d) reduzindo-se a altura manométrica de sucção. 18. (CESGRANRIO/LIQUIGÁS-2014) Com o propósito de caracterizar boas condições de aspiração do líquido nas bombas é preciso calcular o NPSH (Net Positive Suction Head) requerido ou simplesmente NPSH da bomba, que deve ser inferior ao NPSH disponível na instalação para evitar o fenômeno de cavitação. Considere-se uma instalação cujas características na aspiração correspondam aos dados abaixo: • pressão de vapor do líquido na temperatura de bombeamento = 0,236 mca; • altura estática de aspiração = 2,30 mca; • perda de carga na aspiração = 2,00 mca; • pressão de vapor da água a 100 °C ao nível médio do mar = 10,33 mca; • altura total de aspiração = 4,30 mca. Qual o valor do NPSH disponível para essa instalação? a) 1,494 mca b) 5,794 mca c) 6,030 mca d) 10,094 mca e) 14,630 mca 19. (COPERVE UFSC/UFSC-2013) No caso de entrada de ar na canalização do sistema não afogado, na canalização de sucção, o procedimento de retirada de ar desta tubulação denomina-se: a) cavitação. b) flotação. c) desconexão. d) sifonagem. e) escorvamento. Felipe Canella, Juliano de Pelegrin Aula 00 - Prof. Juliano EMBASA (Técnico Operacional - Técnico em Eletromecânica) Conhecimentos Específicos - 2022 (Pós-Edital) www.estrategiaconcursos.com.br 0 40 40 GABARITO 1. CORRETO 2. CORRETO 3. CORRETO 4. C 5. B 6. CORRETO 7. ERRADO 8. ERRADO 9. CORRETO 10. D 11. E 12. D 13. E 14. A 15. A 16. D 17. D 18. B 19. E Felipe Canella, Juliano de Pelegrin Aula 00 - Prof. Juliano EMBASA (Técnico Operacional - Técnico em Eletromecânica) Conhecimentos Específicos - 2022 (Pós-Edital) www.estrategiaconcursos.com.br 0