01 Bombas Ventiladores e Compressores

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Sumário
Conceitos importantes
Bombas
Ventiladores
Compressores
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Conceitos Importantes
Pressão
Pressão é a força normal exercida por unidade de área
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Conceitos Importantes
Pressão Manométrica x Pressão Absoluta
Pressão do Sistema
Pressão atmosférica local
1,033 kgf/cm2
Zero absoluto
Pman
Pabs
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Conceitos Importantes
Vazão
O volume por unidade de tempo que escoa através de determinada seção transversal de um conduto.
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Conceitos Importantes
Fluido – Principais Propriedades
Massa Específica: é a quantidade de massa que ocupa uma unidade de volume (kg/m³, lbm/ft³)
Volume Específico: é o volume ocupado por unidade de massa. Muito importante no estudo de fluidos compressíveis. (m³/kg, ft³/lbm)
Densidade: é a razão entre a massa específica desta substância e a massa específica de uma substância padrão. Para substâncias em estado líquido ou sólido, a substância de referência é a água a 15°C. Para substâncias no estado gasoso é o ar
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Conceitos Importantes
Fluido – Principais Propriedades
Pressão de Vapor: pressão na qual ao ser atingida, em uma dada temperatura constante, inicia-se a vaporização do líquido. 
Viscosidade: exprime a resistência ao cisalhamento interno, isto é, a qualquer força que tende a produzir o escoamento entre suas camadas. Depende diretamente da temperatura e natureza do fluido.
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Fluidos Compressíveis x Incompressíveis
Fluidos compressíveis são aqueles que quando pressurizados modificam seu volume específico.
Fluidos incompressíveis são aqueles que quando pressurizados não modificam consideravelmente seu volume específico.
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Conceitos Importantes
Escoamento de Fluidos
Escoamento laminar
O escoamento laminar tem como característica o movimento suave entre as camadas do fluido.
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Conceitos Importantes
Escoamento de Fluidos
Escoamento Turbulento
Caracteriza por movimentos tridimensionais aleatórios das camadas do fluido.
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Bombas
Para que servem?
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Energia elétrica 
Combustão
Manual
Bombas
Objetivo
Transformar energia hidráulica em energia cinética e potencial ou seja transformar uma energia mecânica em movimento e pressão no fluido.
Motor
energia mecânica
Bomba
energia hidráulica
Fluido
energia cinética e potencial
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Bombas
Tipos Disponíveis
Bombas Dinâmicas ou Turbo-bombas
Axial
Centrífuga
Fluxo Misto
Bombas Volumétricas ou Deslocamento Positivo
Alternativas (Pistão, Êmbolo, Diafragma)
Rotativas (Engrenagens, Lóbulos, Parafusos, Palhetas Deslizantes)
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Bombas Dinâmicas ou 
Turbo-bombas
Turbo-bombas ou bombas dinâmicas são máquinas nas quais a movimentação do líquido é produzida por forças que atuam na massa líquida, em conseqüência da rotação de uma roda (rotor), que aumenta a quantidade de movimento das partículas do líquido.
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Bombas Dinâmicas ou 
Turbo-bombas
Bombas de Fluxo Axial
Toda a energia é transmitida ao fluido por forças permanentemente de arrasto. A direção de saída do líquido é paralela ao eixo da bomba.
É empregada quando se deseja elevadas vazões e cargas (alturas) pequenas.
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Bombas Dinâmicas ou 
Turbo-bombas
Bombas Centrífugas
A energia fornecida ao fluido é em grande parte cinética. Tal energia cinética posteriormente é convertida em pressão através do difusor.
É o tipo de bomba com mais aplicações na industria. 
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Bombas Dinâmicas ou 
Turbo-bombas
Bombas de Fluxo Misto
Parte da energia é fornecida devido à força centrífuga e parte devido à força de arrasto.
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Bombas Volumétricas
As bombas volumétricas são equipamentos que fornecem energia ao um fluido sob forma de pressão. O fluido, sucessivamente, enche e depois é expulso de espaços com volume determinado no interior da bomba.
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Bombas Volumétricas
Bombas Alternativas
Empregadas principalmente quando se deseja cargas elevadas e vazões baixas. 
Causam pulsação na tubulação e conseqüente vibração da tubulação devido ao bombeamento do fluido
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Bombas Volumétricas
Esquema Bomba Alternativa
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Bombas Volumétricas
Bombas Rotativas
São bombas comandadas por um movimento de rotação. 
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Bombas Volumétricas
Bomba Volumétrica de Lóbulos
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Bombas Volumétricas
Bomba Volumétrica de Parafusos
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Bombas
Vantagens e Desvantagens
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Principais Problemas
Cavitação
Fenômeno que ocorre em decorrência da formação e o subseqüente colapso de bolhas de vapor do líquido quando o fluxo do fluido sofre variações de pressão em seu trajeto provocadas por: 
Redução local da pressão do fluido, atingindo a pressão de vapor do fluido e formando bolhas e vapor;
Colapso das bolhas formadas anteriormente quando elas atingem uma região de mais alta pressão.
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Principais Problemas
Cavitação
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Principais Problemas
Vazamentos e Contaminação do Ambiente
Ocorre principalmente devido à folgas entre as partes ou ineficiência do sistema de vedação da bomba.
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Principais Problemas
Corrosão das Partes
Pode ter diversos fundamentos, como fluido bombeado corrosivo em relação ao material das partes da bomba, materiais de fabricação das partes da bomba não compatíveis entre si. 
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Principais Problemas
Vibração
Problema que consome grande parte de energia do sistema, podendo levar ao colapso caso algumas freqüências sejam atingidas. Além de desgaste precoce das peças.
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Aplicações
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Aplicações
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Resumão
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Ventiladores
Para que servem?
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Energia elétrica 
Combustão
Manual
Ventiladores
Objetivo
Transformar energia mecânica do rotor em energia cinética e potencial ao fluido (gases) ou seja transformar uma energia mecânica em movimento e pressão no fluido.
Motor
energia mecânica
Ventilador
Fluido (gases)
energia cinética e potencial
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Ventiladores
Classificação quanto ao nível energético de pressão
Baixa pressão – até uma pressão efetiva de 0,02kgf/cm²
Média pressão – pressões de 0,02 a 0,08 kgf/cm²
Alta pressão – pressões de 0,08 a 0,250 kgf/cm²
Altíssimas pressões – pressões acima de 0,250 kgf/cm²
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Ventiladores
Classificação quanto a modalidade construtiva
Centrífugos: quando a trajetória da partícula gasosa mo rotor é aproximadamente normal ao eixo do rotor
Hélico-centrífugos: quando a trajetória da partícula gasosa tem a característica helicoidal cônica
Axial: a trajetória da partícula gasosa pelo rotor aproxima-se de uma helicoidal cilíndrica
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Ventiladores
Classificação quanto a modalidade construtiva
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Ventiladores
Classificação quanto a forma das pás
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Ventiladores
Velocidade específica
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n: Rotação (rpm)
Q: vazão (l/s²)
H: altura manométrica (mmca)
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Principais Problemas
Desbalanceamento
O desbalanceamento caracteriza-se por um distribuição de massa em relação ao eixo de rotação do componente girante.
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Principais Problemas
Rolamentos defeituosos
Possíveis causas para este tipo de problema são: 
Lubrificação ineficaz
Desbalanceamento do rotor
Quebra das partes constituintes do rolamento
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Principais Problemas
Pulsação do ar
O ventilador deve operar na área de estabilidade de sua curva de performance. O ventilador está subdimensionado para esta aplicação ou que a resistência do sistema é maior que a especificada na seleção do ventilador. 
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Principais Problemas
Eixo Empenado
Problemas na armazenagem ou na montagem do ventilador.
Sentido de Rotação Trocado
Baixo desempenho do ventilador ou fluxo invertido.
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Aplicações
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Aplicações
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Aplicações
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Resumão
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Compressores
Para que servem?
Ao pressurizar o gás o mesmo pode:
Deslocar-se a longas distâncias em tubulações
Ser armazenado em reservatórios (acumular energia)
Realizar trabalho mecânico, atuando sobre dispositivos
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Compressores
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Compressores
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Objetivo
O objetivo principal do compressor é transmitir a energia mecânica aos fluidos compressíveis de forma predominantemente de pressão
Energia elétrica 
Combustão
Manual
Motor
energia mecânica
Compressor
Fluidos compressíveis energia potencial de pressão
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Compressores
Classificação dos Compressores
 Compressores Volumétricos:
Alternativos
Rotativos
Palhetas
Lóbulos
Parafusos
Compressores Dinâmicos ou Turbo Compressores:
Centrífugos
Axiais
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Compressores Volumétricos
Alternativos
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Compressores Volumétricos
Alternativo
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Compressores Volumétricos
Diagrama de Compressão
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Compressores Volumétricos
Fases do Processo de Compressão:
4-1: Fase de Admissão: Ao se deslocar o pistão, a válvula de sucção abre, permitindo a entrada do volume Vd de gás no cilindro, na pressão P1, a mesma do reservatório de sucção.
1-2: Fase de Compressão: Com as válvulas de sucção e descargas fechadas, o pistão comprime o gás. O gás ao atingir a pressão P2, abre-se a válvula de descarga, permitindo a saída do gás para o reservatório de descarga.
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Compressores Volumétricos
2-3: Fase de Descarga: O pistão desloca todo o gás que estava contido no cilindro para o reservatório de descarga a uma pressão constante P2, igual à do reservatório.
3-4: Fase de Expansão: Quando o pistão se deslocar ligeiramente, haverá uma rápida expansão da pequena massa de gás no interior do cilindro. O gás ao atingir a pressão P1, igual à do reservatório de sucção, a válvula de sucção se abre e cilindro recebe nova massa de ar e o ciclo se repete.
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Compressores Volumétricos
Sistema de Selagem do Pistão
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Compressores Dinâmicos ou Turbo-compressores
Centrífugos
Um compressor centrífugo aumenta a pressão do gás, acelerando-o enquanto ele escoa rapidamente através do impelidor, e convertendo posteriormente esse energia cinética em pressão pela passagem do gás em um difusor.
A operação desse compressor é portanto semelhante à de uma bomba centrífuga. Contudo, a diferença significativa na performance de ambos se deve ao fato do gás ser um fluido compressível.
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Compressores Dinâmicos ou Turbo-compressores
Centrífugos de Múltiplos Estágios
Como a transferência de energia é limitada pela rotação admissível, freqüentemente há a necessidade de empregar compressores de múltiplos estágios ou até em série.
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Compressores Dinâmicos ou Turbo-compressores
Principais Limitações
O compressor centrífugo de um modo geral tem ainda pressões limitadas, devido a:
Sistema de selagem do eixo, principal fator limitante;
Velocidade máxima do gás ( menor que a velocidade do som);
Estrutura mecânica do impelidor.
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Compressores Dinâmicos ou Turbo-compressores
Diagramas
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Vantagens e Desvantagens
Compressores
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Compressores
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Cuidados na Instalação
Tubulações para Compressores:
A tubulação de sucção de um compressor deve ser o mais curta possível e com o menor número possíveis de acidentes;
A tubulação de sucção deve ser drenável (separadores automáticos ou vasos coletores), para evitar a entrada de qualquer quantidade de líquido no compressor. 
Filtros de admissão de ar devem ficar elevados (aproximadamente 2,0 m acima do solo);
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Cuidados na Instalação
Na tubulação de descarga deve haver uma válvula de segurança descarregando para área segura e, logo após, uma válvula de bloqueio;
Amortecedores de pulsação de saída devem ficar o mais próximo possível do compressor. 
Devido as fortes vibrações nas linhas ligadas aos compressores alternativos, se necessário devem ser previstas ancoragens, amortecedores de vibração ou juntas de expansão especiais. 
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Resumão
Fluido Compressível
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