transporte de fluídos ope 01

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Transporte de Fluídos
• Conceitos importantes
• Bombas;
• Ventiladores;
• Compressores.
• Obs – Esteiras transportam sólidos 
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Conceitos Importantes
• Vazão
O volume por unidade de tempo que escoa
através de determinada seção transversal de
um conduto.
Unidades: m3/h ; L/h; cm3/min
Existem outras unidades em outros sistemas de
unidades porem representam a mesma
grandeza.
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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.
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.
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
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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Turbo-bombas Bombas Volumétricas
A vazão bombeada depende das características 
de projeto da bomba, da rotação e das 
características do sistema em que está operando
Relação constante entre vazão de descarga e a 
velocidade da bomba
A energia é transmitida ao fluido pelo órgão 
mecânico, sob forma cinética, que posteriormente 
é convertida em energia de pressão
A vazão bombeada praticamente independe da 
altura e/ou pressão a serem vencidas
O início de funcionamento deve ser com a bomba 
cheia de fluido (escorvada).
O órgão mecânico transmite energia ao fluido sob 
forma exclusivamente de pressão
Menor custo de aquisição e manutenção Podem iniciar seu funcionamento com a presença 
de ar em seu interior
Conseguem bombear líquidos muito viscosos
Aplicações que demandam altas pressões
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.
•Turbulência excessiva na linha provocada por diferencial 
de alturas
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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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Resumão
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Energia Mecânica
Energia Potencial
Energia Cinética
Inputs
Desnível de sucção,
Desnível de recalque,
Vazão desejada
Pressão desejada
Distancia a ser percorrida na 
tubulação
Fluido a ser bombeado
Perda na sucção e recalque 
Perda conexões
Outputs
Vazão e Pressão desejada 
do fluido
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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
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 característicahelicoidal 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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4 3
6,16
H
Qn
ns 
n: Rotação (rpm)
Q: vazão (l/s²)
H: altura manométrica (mmca)
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.
Aplicações
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Aplicações
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
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 Alternativos Turbo Compressores
Capazes de operar com diferenças de pressão 
bastante altas
Menor custo de instalação (devido aos menores 
esforços, as fundações não necessitam ser tão 
grandes como para os alternativos
As propriedades do fluido pouco influem na sua 
performance
Menor custo de manutenção
Maior eficiência para rc > 2 por estágio Maior eficiência para rc < 2 por estágio
Operam eficientemente em baixas vazões Maior relação capacidade x espaço ocupado
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
Energia Mecânica Energia Potencial (Pressão)
Inputs
Vazão desejada
Pressão desejada
Características do fluido 
compressível
Detalhes da instalação 
(tubulação, válvulas, etc)
Outputs
Vazão e pressão 
desejada do fluido
Fluido Compressível