04ª Lista de Máquinas Hidráulicas

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UFPB-CT-DEM							Prof. Dr. Jacques C. Santos
									Aluno: Jairo B. Dias - 10321161
ESTUDO DIRIGIDO
MECÂNICA DOS FLUIDOS APLICADA ÀS MÁQUINAS HIDRÁULICAS
1. Qual a classificação geral das máquinas hidráulicas?
As máquinas hidráulicas podem ser classificadas em três grandes grupos:
a) Máquinas motrizes;
b) Máquinas geratrizes; e
c) Máquinas mistas.
2. Defina corretamente máquinas motrizes.
São máquinas que transformam a energia hidráulica em trabalho mecânico, fornecido, geralmente, sob a forma de conjugado que determina um movimento praticamente uniforme. De um modo geral, destinam-se a acionar outras máquinas, principalmente geradores de energia elétrica.
3. Quais os tipos mais importantes de máquinas motrizes?
a) Turbinas hidráulicas; e
b) Rodas hidráulicas (rodas d’água).
4. Quais as turbinas atualmente empregadas?
a) Francis (de reação, radiais e helicoidais);
b) Propeller (de reação, axiais, de pás fixas);
c) Kaplan (de reação, axiais, de pás orientáveis);
d) Pelton (também chamadas turbinas de ação ou propulsão, de jato e tangenciais); e
e) Dériaz (semelhante a Francis, porém com pás orientáveis, e podendo funcionar também como bomba).
5. Defina corretamente máquinas geratrizes.
São aquelas que recebem trabalho mecânico, geralmente fornecido por uma máquina motriz, e o transforma em energia hidráulica, comunicando ao líquido um acréscimo de energia sob as formas de energia potencial de pressão e cinética. Pertencem a esta categoria de máquinas todas as bombas hidráulicas.
6. Defina corretamente máquinas mistas.
São dispositivos ou aparelhos hidráulicos que modificam o estado de energia que o líquido possui, isto é, transformam a energia hidráulica sob uma forma na outra.
7. Dê exemplos de máquinas mistas.
Pertencem a esta classe os ejetores, ou edutores, os pulsômetros, os carneiros hidráulicos, as chamadas bombas de emulsão de ar etc.
8. Defina corretamente bomba hidráulica.
Bombas são máquinas geratrizes cuja finalidade é realizar o deslocamento de um líquido por escoamento.
9. Como são classificadas as bombas com relação ao modo pelo qual é feita a transformação do trabalho em energia hidráulica?
a) Bombas de deslocamento positivo (ou volumógenas);
b) Turbobombas (chamadas também hidrodinâmicas ou rotodinâmicas ou dinâmicas); e
c) Bombas especiais (bomba com ejetor, pulsômetros, e bomba de emulsão de ar).
10. Descreva o funcionamento das bombas de deslocamento positivo.
Possuem uma ou mais câmaras, em cujo interior o movimento de um órgão propulsor comunica energia de pressão ao líquido, provocando o seu escoamento. Proporciona então as condições para que se realize o escoamento na tubulação de aspiração até a bomba e na tubulação de recalque até o ponto de utilização.
11. Qual a característica principal das bombas de deslocamento positivo?
A característica principal desta classe de bombas é que uma partícula líquida em contato com o órgão que comunica a energia tem aproximadamente a mesma trajetória que a do ponto do órgão com o qual está em contato.
12. Classifique as bombas de deslocamento positivo.
Podem ser alternativas ou rotativas.
13. Descreva o funcionamento das bombas alternativas.
Nas bombas alternativas, o líquido recebe a ação das forças diretamente de um pistão ou êmbolo (pistão alongado) ou de uma membrana flexível (diafragma).
14. Descreva o funcionamento das bombas rotativas.
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 deslocamento.
15. Quando são utilizadas as bombas de deslocamento positivo?
São utilizadas para pressões elevadas e descargas relativamente pequenas.
16. Comente e explique a figura 2.5 (Macintyre).
Nesta figura, o líquido recebe a ação da força diretamente de um pistão de simples efeito.
17. Quais os órgãos essenciais das turbobombas?
As turbobombas são caracterizadas por possuírem um órgão rotatório dotado de pás, chamado rotor que, exerce sobre o líquido, forças que resultam da aceleração que lhe imprime.
18. Qual a finalidade do rotor?
Também denominado de impulsor ou de impelidor, o rotor tem a finalidade de comunicar à massa líquida aceleração, para que adquira energia cinética e se realize assim a transformação da energia mecânica de que está dotado.
19. Descreva o rotor.
É, em essência, um disco ou uma peça de formato cônico dotada de pás. O rotor pode ser fechado ou aberto.
20. Qual a finalidade do difusor?
No difusor, é feita a transformação da maior parte da elevada energia cinética com que o líquido sai do rotor, em energia de pressão.
21. Descreva como ocorre a transformação de energia no difusor.
Essa transformação é operada de acordo com o teorema de Bernoulli. Nesta transformação, o difusor sendo em geral de seção gradativamente crescente, realiza uma contínua e progressiva diminuição da velocidade do líquido que por ele escoa, com o simultâneo aumento da pressão. Desde modo, essa pressão tenha valor elevado e a velocidade seja reduzida na ligação da bomba ao encanamento de recalque.
22. Quais os tipos de rotor?
a) Fechado (quando, além do disco onde se fixam as pás, existe uma coroa circular também presa às pás, e pela abertura dessa coroa, o líquido penetra no rotor); e
b) Aberto (quando não existe essa coroa circular anterior).
23. Quais os tipos de difusor?
a) De tubo reto troncônico, nas bombas axiais; e
b) De caixa com forma de caracol ou voluta, nos demais tipos de bomba.
24. Qual a classificação das turbobombas segundo a trajetória do líquido no rotor?
a) Bomba centrífuga pura ou radial;
b) Bomba de fluxo misto ou bomba diagonal; e
c) Bomba axial ou propulsora.
25. Descreva o funcionamento da bomba radial.
O líquido penetra no rotor paralelamente ao eixo, sendo dirigido pelas pás para a periferia, segundo trajetórias contidas em planos normais ao eixo. As trajetórias são, portanto, curvas praticamente planas contidas em planos radiais.
26. Qual a classificação das turbobombas segundo o número de entradas para aspiração?
a) Bombas de aspiração simples ou de entrada unilateral; e
b) Bombas de aspiração dupla ou de entrada bilateral.
27. Qual a classificação das turbobombas segundo o número de rotores empregados?
a) Bomba de simples estágio; e
b) Bombas de múltiplos estágios.
28. Descreva detalhadamente o funcionamento de uma bomba centrífuga.
	
	A bomba centrífuga é preenchida com o líquido a bombear, sendo assim escorvada. Devido às folgas existentes entre rotor, coletor e o restante da carcaça, não pode haver a expulsão do ar do corpo da bomba e do tubo de aspiração. Desta forma, cria-se a rarefação com a qual a pressão, atuando no líquido no reservatório de aspiração, venha a ocupar o vazio deixado pelo ar expelido e a bomba possa bombear. Ela, portanto, não é autoaspirante ou autoescorvante, a não ser que se adotem recursos construtivos especiais que veremos.
	Logo que iniciado o movimento do rotor e do líquido contido nos canais formados pelas pás, a força centrífuga, decorrente deste movimento, cria uma zona de maior pressão na periferia do rotor. Em consequência, cria-se uma baixa pressão na sua entrada, produzindo o deslocamento do líquido em direção à saída dos canais do rotor e à boca de recalque da bomba. Assim, um gradiente hidráulico entre a entrada e a saída da bomba, em virtude das pressões nelas reinantes é estabelecido.
Em virtude desta diferença de pressão que se estabelece no interior da bomba ao ter lugar o movimento de rotação, a pressão à entrada do rotor torna-se inferior a que existe no reservatório de captação. Isso dá origem ao escoamento do líquido através do encanamento de aspiração, do reservatório inferior para a bomba.
Simultaneamente, a energia na boca de recalque da bomba, tornando-se superior à pressão estática a que está submetida a base da coluna líquida na tubulação de recalque,obriga o líquido a escoar para uma cota superior ou local de pressão considerável.
Estabelece-se então, com a bomba em funcionamento, um trajeto do líquido do reservatório inferior para o superior através da tubulação de aspiração, dos canais do rotor e difusor e da tubulação de recalque.