Introducao Maquinas Hidraulicas

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INTRODUÇÃO ÀS MÁQUINAS HIDRÁULICAS
1. Definição
- MÁQUINA HIDRÁULICA: É uma máquina através da qual escoa 
água, e que tem a finalidade de trocar energia hidráulica, do escoamento, 
em energia mecânica, fornecida ou cedida por outra máquina. 
O escoamento flui continuamente e opera transformações do tipo:
Emecânica⇔ Ecinética⇔ Epressão.
- BOMBA HIDRÁULICA: máquina hidráulica que recebe energia 
de outra máquina (ex: motor).
- MÁQUINA HIDRÁULICA MOTRIZ OU TURBINA: máquina 
hidráulica que fornece energia mecânica para ser transformada 
em energia elétrica.
2. Conceito geral das Máquinas Hidráulicas
E2: energia hidráulica na saída
E1: energia hidráulica na entrada
W: energia mecânica no eixo
E2 – E1 = W
Esquema de máquina hidráulica
3. Bombas Hidráulicas
•Máquina através da qual escoa água 
• Recebe energia mecânica fornecida por outra máquina e a transforma 
em energia hidráulica
Emecânica⇒ Ecinética⇒ Ehidráulica
• Comunica ao fluido um acréscimo de energia com a finalidade de 
transportá-lo de uma posição de menor energia potencial para outra 
de maior energia potencial.
3.1. Tipos de Bombas Hidráulicas
• As bombas hidráulicas são classificadas de acordo com o mecanismo 
de transferência de energia em:
- BOMBAS DE DESLOCAMENTO POSITIVO 
OU ALTERNATIVAS
- BOMBAS HIDRODINÂMICAS OU TURBO-BOMBAS
- BOMBAS ESPECIAIS
• A transferência de energia pode se dar por:
Emecânica⇒ Ecinética⇒ Epressão
Emecânica⇒ Epressão
BOMBAS ESPECIAIS
• Geralmente devem ser fabricadas com materiais especiais para 
cada tipo de aplicação
• Exemplo: bomba peristáltica
• Aplicação da bomba peristáltica: dosadores de substâncias 
químicas que não podem entrar em contato com metais ou 
lubrificantes usados nas bombas. 
BOMBAS ESPECIAIS
Bomba peristáltica
• O tubo flexível é amassado progressivamente pelo rolete, a pressão 
aumenta e empurra o fluido no tubo.
BOMBAS DE DESLOCAMENTO POSITIVO
• O escoamento do fluido é causado pelo aumento de pressão 
comunicado pela bomba através de elementos com movimento 
alternativo ou rotativo.
• Exemplos de BOMBAS ALTERNATIVAS: bombas de pistão, ou 
êmbolo, e bombas de diafragma.
• Exemplos de BOMBAS ROTATIVAS: A denominação genérica 
Bomba Rotativa designa uma série de bombas volumétricas 
comandadas por um movimento de rotação, daí a origem do nome. 
As bombas rotativas podem ser de Engrenagens, Lóbulos ou Palheta. 
• Aplicação das bombas de deslocamento positivo: casos onde é
necessário uma vazão constante independente de variação da carga 
sobre a bomba, e também quando o volume deve ser medido com 
precisão já que a vazão produzida pela bomba é função apenas da 
sua rotação. 
BOMBAS ALTERNATIVAS
Nas bombas de êmbolo, o órgão que produz o movimento do fluido é
um pistão que, em movimentos alternativos aspira e expulsa o fluido 
bombeado. 
Esquema de bombas alternativas. (a) de êmbolo, (b) de diafragma.
BOMBAS ROTATIVAS
 
Bomba de engrenagem
BOMBAS ROTATIVAS
Bomba de Lóbulos
BOMBAS ROTATIVAS
Bomba de palhetas
BOMBAS HIDRODINÂMICAS
• Conhecidas também como Bombas Hidráulicas de Fluxo
• Transfere quantidade de movimento para o líquido através da 
aceleração provocada por um elemento rotativo dotado de pás 
denominado rotor. 
4. Turbinas Hidráulicas
• Transforma a energia hidráulica, do escoamento, em energia 
mecânica que pode ser aproveitada para realizar trabalho.
Epressão⇒ Evelocidade⇒ Emecânica
4.1. Tipos de Turbinas Hidráulicas
• As turbinas hidráulicas são classificadas de acordo com o processo 
de conversão da energia hidráulica em energia mecânica como:
- TURBINAS DE AÇÃO
- TURBINAS DE REAÇÃO
TURBINAS DE AÇÃO
• Transformam energia cinética em energia mecânica à pressão 
constante, normalmente à pressão atmosférica.
• Exemplo de turbinas de ação: Turbinas Pelton
TURBINAS PELTON
•Máquinas de ação, ou de impulso, escoamento tangencial. 
Operam em altas quedas (maiores que 300m) e baixas vazões.
• Podem ser de um (01) jato, dois (02) jatos, quatro (04) jatos, 
(05 jatos) e seis (06) jatos. 
O controle da vazão é realizado na agulha e injetor. 
TURBINAS PELTON
Turbina Pelton, de dois (02) jatos e eixo horizontal
Turbina Pelton
com seis (06) jatos
TURBINAS PELTON
• A roda Pelton é constituída por um rotor dotado de pás igualmente 
espaçadas pela sua periferia. As pás são de formato especial para 
receberem um jato d’água e defleti-lo de 180°. 
Roda Pelton de 60.000cv, para um desnível de 320m.
Exemplos de Centrais Hidrelétricas com Turbinas Pelton:
CENTRAL HIDRELETRICA SÃO BERNARDO 
Cidade: Piranguçu – MG, Empresa: CEMIG 
Q H n Pe 
[m3/s] [m] [rpm] [kW] 
0,286 599 1200 1345 
0,286 599 1200 1345 
0,860 599 1200 4043 
CENTRAL HIDRELÉTRICA CUBATÃO 2 
Cidade: Cubatão – SP, Empresa: ELETROPAULO 
Q H n Pe 
[m3/s] [m] [rpm] [MW] 
12,7 684 450 65 
Obs: São seis (06) grupos geradores e cada turbina possui quatro (04) jatos. 
 
TURBINAS DE REAÇÃO
• A água tem a pressão variando desde a entrada da turbina até a saída, 
havendo a seguinte conversão de energia:
Ecinética⇒ Epressão⇒ Emecânica
• Podem ser de dois tipos:
- AXIAL: fluxo da água é paralelo ao eixo do rotor.
- MISTA: fluxo na entrada do rotor é radial e após interagir com 
ele sofre um desvio e passa a ser axial na saída.
• Exemplo de turbinas de reação: Turbinas Francis, Turbinas Hélice, 
Bulbo e Kaplan.
TURBINAS FRANCIS
•Máquinas de reação do tipo misto. 
• Podem ser utilizadas em desníveis desde 20 m até 600 m e 
médias vazões
• O controle da vazão é realizado no distribuidor ou sistema de pás 
móveis. 
TURBINAS FRANCIS
Partes principais da turbina Francis.
TURBINAS FRANCIS
Rotor Francis, de alta potência, para desnível médio.
TURBINAS FRANCIS
Rotores Francis lento, normal e rápido.
Exemplos de Centrais Hidrelétricas com Turbinas Francis
CENTRAL HIDRELÉTRICA LUÍZ DIAS 
Cidade: Itajubá – MG 
Q H n Pe 
[m3/s] [m] [rpm] [kW] 
3,75 28 720 900 
3,75 28 720 900 
3,75 28 720 900 
Obs.: O rotor de cada turbina é duplo (gêmeo) 
CENTRAL HIDRELÉTRICA ITAIPÚ 
Cidade: Foz do Iguaçu – PR, Empresa: FURNAS 
Q H n Pe 
[m3/s] [m] [rpm] [MW] 
680 118,4 91,6 715 
Obs.: 20 máquinas iguais, com cada gerador tendo potência 700 [MW] 
 
TURBINAS HÉLICE, BULBO E KAPLAN
• Operam grandes vazões e baixas quedas.
• Turbinas do tipo hélice: máquinas com pás fixas.
• Turbinas do tipo Kaplan: pás móveis, posicionadas para o melhor 
rendimento.
• Turbinas do tipo Bulbo: integra a turbina e o gerador em um só
invólucro.
TURBINAS HÉLICE, BULBO E KAPLAN
Rotor Kaplan, com as pás em ângulo de 30o.
Rotor Hélice - Axial de simples regulagem (foto à direita), rotor 
Kaplan - Axial de dupla regulagem
Turbina Kaplan:
Central Hidrelétrica de 
Machicura, Chile; 
(duas) 02 máquinas de 
36,7 m; 144,2 m3/s e 48,4 MW. 
Arranjo da Central Hidrelétrica Liga III, Suécia; uma (01) máquina 
com 39 m, 516 m3/s e 182,6 MW.
Turbina axial, tipo tubular S, rotor Kaplan e eixo horizontal.
Exemplos de Centrais Hidrelétricas com Turbinas Axiais
CENTRAL HIDRELÉTRICA JOSÉ TOGNI (BORTOLAN) 
Cidade: Poços de Caldas – MG, Empresa: DME 
Q H n Pe 
[m3/s] [m] [rpm] [kW] 
7 12 450 556 
Obs.: A turbina é do tipo tubular S 
CENTRAL HIDRELÉTRICA TAQUARUÇÚ 
Empresa: CESP 
Q H n Pe 
[m3/s] [m] [rpm] [MW] 
511 21,9 85,7 103 
Obs.: cinco (05) máquinas iguais 
 
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