0,0 Eng318 Introducao Ao Cursox

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA – ESCOLA POLITÉCNICA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA
Prof. Jurandir Brito
juranbr@hotmail.com
INTRODUÇÃO
EMENTA
Máquinas de fluxo e de deslocamento : turbinas hidráulicas, a vapor e a gás ; bombas e
compressores. Generalidades sobre máquinas de fluido, aplicações, tipos, princípios de
funcionamento, características construtivas e funcionais. Bombas, Turbinas Hidráulicas e
sistemas Hidráulicos – aplicação, princípios de funcionamento, tipos, seleção, instalação,
operação e manutenção.
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OBJETIVO
Desenvolver conhecimentos que possibilitem a seleção, o gerenciamento e o
acompanhamento da manutenção de bombas, turbinas hidráulicas e sistemas
hidráulicos. Conhecer os princípios de funcionamento, classificação, características
construtivas e funcionais das diversas máquinas de fluxo e de deslocamento.
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METODOLOGIA
Aulas com questionamento e debates sobre o assunto em pauta, com apoio de slides,
textos, catálogos de equipamentos, livros, sites e amostra física de componentes e
equipamentos. Visitas técnicas e palestras com Técnicos de Empresas. Realização de
exercícios individuais e em grupo com apresentação escrita e verbal.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1. *Mattos, E. E; Falco, R.;. – BI - Bombas Industriais
2. *Macintyre, A. J. - MMI - Máquinas Motrizes Hidráulicas
3. *Pio, Epaminondas Correia Lima – MB - Mecânica das Bombas
4. *Macintyre, A. J. – BIB - Bombas e Instalações de Bombeio
5. *Linsingen, Irlan Von – FSH - Fundamentos de Sistemas
Hidráulicos-
UFSC
6. *Sperry Vickers – MHI - Manual de Hidráulica Industrial
7. Macintyre, A. J. Equipamentos Industriais e de Processos
8. Karassik, Igor J., - Centrifugal Pumps
9. Henn, Érico Lopes – Máquinas de Fluido
10. KSB Bombas – Manual de Treinamento
11. Pedreira, J. A. - Curso de Selagem – Petrobras
12. Wylen, Gordon Van – Fundamentos da Termodinâmica Clássica
13. Streeter, Victor L. – Mecânica dos Fluidos
14. Encinas, Manuel Polo – Turbomáquinas Hidráulicas – LIMUSA
15. Silva Teles – Tubulações Industriais, Cálculo
16. Silva Teles – Tubulações Industriais, Materiais, Projeto e Montagem
* Tem ou tinha na biblioteca da POLI.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Normas
API 610: American Petroleum Institute- Centrifugal Pumps
API 674: Positive Displacement Pumps - Reciprocating
API 675: Positive Displacement Pumps – Controlled Vol.
API 676: Positive Displacement Pumps - Rotary
API 617: Centrifugal Compressors
API 618: Reciprocating Compressors
API 619: Rotary-type Positive Displacement Comp.
API 682: Shaft Sealing Systems for Centrifugal and Rotary Pumps
API 611: General Purpose Steam Turbines
API 612: Special Purpose Steam Turbines
API 616: Gás Turbines
API 614: Lubrication, Shaft-Sealing, Cont. Systems
API 615: Sound Control f Mechanical Equipment
API 670: Vibration, Axial Posotion And Bearing-Temperature 
Monitoring Syste
API 671: Special Purpose Couplings 
API 677: General Purpose Gear Units
API 686: Machinery installation and Installation Design
NEMA SM-22: Single-Stage Steam Turbines for Mechanical Drive 
Service, . National Electrical Manufacturers Associations.
NEMA SM-21: Multistage Steam Turbines for Mechanical Drive 
Service, 
Sites e catálogos de Fabricantes: Worthington, Sulzer, Flowserve, 
KSB, Omel, Netzsch, Imbil, John Crane, SCHNEIDER, ATLAS COPCO, 
BOMBAS LEÃO, PUMPS, EBAH, BOMINOX, AEROMACK, bombasclimax, 
hidrovector, johncrane, Ansimag, bombasjvp, thowall, rochfer, Bornemann
Pumps, Bomax, HIDRAULICA FHER, S.A., Bombas EH, Flutrol, Texius, Escco, 
Dura Seal, Sundyne, gouldpumps, wortecbombas, asten, desitec, fbbombas, 
Tsurumi pumps, dancor
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Sites de alguns fabricantes de bombas 
• Schneider: http://www.schneider.ind.br
• Sulzer: http://www.sulzer.com (Suíça) (tem no Brasil) 
• Grundfos: http://www.grundfos.com (tem no Brasil) 
• PACO: http://www.paco-pumps.com
• KSB: http://www.ksb.com (tem no Brasil) 
• GUSHER: http://www.gusher.com/ (EUA) 
. ...
• Muitas auxiliam na escolha das bombas, com softwares, 
métodos descritos nos sites… 
• Fabricantes de turbinas 
• Betta: http://www.bettahidroturbinas.com.br
• Alstom: http://www.alstom.com (França - Brasil) 
• Grupo Cemig: http://www.cemig.com.br
• Dedini: www.codistil.com.br
• Andritz: http://www.andritz.com (Áustria) 
• Voith: http://www.saopaulo.voith.com (Alemanha - Brasil) 
• Hitachi: http://www.hitachipowersystems.us (steam turbines) 
• Toshiba: http://www3.toshiba.co.jp (hidráulicas, gás) 
• Rolls-Royce: http://www.rolls-royce.com (gás – aviões, helicópteros, etc.) 
• Fabricantes de ventiladores industriais: 
• http://www.solerpalau.com.br/
• http://www.aircontrolindustries.com/
• http://www.canadianblower.com/
• http://www.robinsonfans.com/
• turbinas eólicas: 
• http://www.wobben.com.br/
• http://www.alstom.com
• www.schulz.com.br/ , compressores, maquinas volumétricas 
Livro - texto Livro - texto
Livro texto
Classificacao das máquinas de fluido quanto 
aos princípios de funcionamento
• de Deslocamento Positivo ou Volumétricas
Uma quantidade fixa de fluido de trabalho é confinada
durante sua passagem através da máquina e submetida a
troca de pressão em razão da variação de volume do
recipiente em que se encontra contido.
• de fluxo ou Dinâmicas ou Turbomáquinas
O fluido não se encontra em momento algum confinado e sim
num fluxo contínuo através da máquina, submetido a troca de
energia devido a efeitos dinâmicos.
Segundo a trajetória do fluido no rotor 
• Máquinas de fluxo Radial 
• O escoamento do fluido através do rotor percorre uma trajetória 
predominantemente radial (perpendicular ao eixo do rotor). 
• Bombas centrífugas, ventiladores centrífugos e a turbina Francis lenta 
• Máquinas de fluxo Axial 
• O escoamento do fluido através do rotor ocorre numa direção paralela 
ao eixo do rotor 
• Bombas axiais, ventiladores axiais e a turbinas hidráulicas do tipo 
Hélice e Kaplan 
• Máquinas de fluxo Diagonal, ou de fluxo Misto 
• Quando o escoamento não é axial nem radial -> fluxo misto, com as 
partículas de fluido percorrendo o rotor numa trajetória situada sobre 
uma superfície aproximadamente cônica 
• Turbina Francis rápida e a turbina hidráulica Dériaz. 
• Máquinas de Fluxo Tangencial 
• O jato líquido proveniente do injetor incide tangencialmente sobre o 
rotor – turbina Pelton
• Segundo a forma da energia aproveitada 
• Máquinas de fluxo de ação: 
•Máquinas em que o trabalho não está associado à variação de 
pressão no rotor, não ocorrendo (a variação) na máquina 
•Exemplo: turbina Pelton: turbina de ação na qual o fluxo de água 
incide sob a forma de jato sobre o rotor que possui pás em forma 
de duas conchas. 
• Máquinas de fluxo de reação: 
• Máquinas em que o trabalho está associado à variação de 
pressão no rotor 
•Exemplo: turbina Francis: turbina de reação, na qual o fluxo de 
água penetra radialmente no distribuidor e no rotor, no qual as pás 
são fixas, (NBR 6445).
Exemplos de máquinas de fluxo e fluidos de trabalho
Fluido de trabalho Maquina de fluxo 
Líquido turbina hidráulica e bomba centrífuga 
Gás (neutro) ventilador, turbocompressor
Vapor (água, freon, etc.) turbina a vapor, turbocompressor frigorífico 
Gás de combustão turbina a gás, motor de reação 
Exemplos de máquinas volumétricas e respectivos fluidos de trabalho 
Fluido de trabalho Maquina volumétrica 
Líquido bomba de engrenagens, de cavidade 
progressiva, de parafuso 
Gás (neutro) compressor alternativo, compressor rotativoVapor (freon, amônia, etc.) compressor alternativo, compressor rotativo 
Gás de combustão motor alternativo de pistão 
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Máquinas de Fluxo - Princípio de operação: 
• Trabalho envolvido, recebido ou cedido:
Conseqüência da variação de direção do escoamento relativo, provocada por pás
adequadamente posicionadas no rotor da máquina → variação do momento da
quantidade de movimento
Ação Reação
Vantagens das máquinas de fluxo sobre as volumétricas
• Construção simples 
• Elevada concentração de potência 
• Modesto consumo de lubrificantes → redução considerável do custo de 
funcionamento e manutenção 
• Possibilidade de trabalhar em altas pressões e baixas vazões 
• Possibilidade de trabalhar com fluidos de viscosidade elevada (acima de 10-3 m2/s, 
1000 vezes a viscosidade cinemática da água) 
Vantagens das volumétricas sobre as máquinas de fluxo: 
Fluxo Volumétricas Especiais 
Motor TH, TV, TG, TE MACI Rodas 
d’água 
Gerador B. Centrífugas, 
Ventiladores B. Alternativas Ejetores 
Aplicações?
CLASSIFICAÇÃO DAS MÁQUINAS DE FLUIDO
MÁQUINA DE FLUIDO
GERADORA ou OPERATRIZ a
DE FLUXO OU DINÂMICA
OU TURBOMÁQUINA d
DE DESLOCAMENTO POSITIVO
OU VOLUMÉTRICA OU 
DE DESLOCAMENTO c 
MOTORA b
ROTATIVA e ALTERNATIVA f RADIAIS l
AXIAIS m
FLUXO MISTO n
PALHETAS g
PARAFUSOS h
LÓBULOS i
PISTÃO j
DIAFRÁGMA k
a b c d e f g h i j k l m n
Bomba centrífuga x x x
Bomba alternativa x x x
Compressor centrífugo x x x
Compressor alternativo x x x
Compressor axial x x x
Compressor de parafusos x x x x
Turbina a vapor x x x
Turbina a gás x x x x
Turbina hidráulica x x
Aerogerador x x
Q1.
Com base no quadro anterior classifique as máquinas relacionadas no quadro abaixo 
Q2. Qual o head máximo
da bomba centrífuga e da
bomba axial segundo
gráfico ao lado?
Q3. Qual a pressão
máxima dessas bombas,
em bar e em kgf/cm2,
operando com água? E
operando com líquido de
densidade 0,70?
Q4. Qual a vazão mássica
máxima de uma bomba
axial operando com água?
p=γh
Máquinas de Fluido, Henn, Érico Lopes, UFSM 
Bombas Alternativas
Bombas Centrífugas
Bombas Axiais
Bombas Rotativas
B. De Fluxo Misto
Campo de aplicação das bombas
1,00kgf/cm2 =0,98bar
1,00bar=1,02kgf/cm2
1,00bar=0,987ata
1,00kgf/cm2 =0,968ata
1,00bar=105N/m2 =100kPa
1,00kgf/cm2 =98,1kPa
1,00kgf=9,81N
1,00N=0,102N
Máquinas de Fluido, 
Henn, Érico Lopes, 
UFSM 
Q5. Qual o Δp
máximo do
compressor
centrífugo, segundo
gráfico ao lado? (em
mca; em bar)
Q6. a) Que tipo de
compressor dá maior
vazão? b) Qual o
valor em m3/h e em
CFM? c) e em kg/h
de ar? Assumindo o
comportamento do
gás perfeito,
pV=mRT; R=R’/PM
R’= 8,314kJ/kmol.K
1,0 bar
100,0 bar
1.000 bar
0,100 bar
0,010 bar
0,001 bar
Compressor Alternativo
Compresso
r 
Centrífugo
Compresso
r Axial
Compressor ou 
Soprador de Lóbulo
Compressor de Palhetas
Compressor 
de Parafusos
Ventilador 
Axial
Ventilador 
Centrífugo
10,0 bar 1,0 MPa
Campo de aplicacao dos 
compressores
1,00ft3/min=0,028m3/min=28,3 litros/min=7,48gpm
1,00 m3/s=3.600m3/h=60.000 litros/min; 1,00m3/h=35,3ft3/h=4,40gpm=0,589cfm
Zero Absoluto
Pressão do Sistema
pman
pabs
pabs = pman + patm
ou Vácuo de 68%patm
- 0,700 kgf/cm2 (monométrica)
0,333 kgf/cm2 a
Pressão
Atmosférica 
Local.
Nivel do mar:
1,033 kgf/cm2 a; 
10,33mca; 
1,01325 bar. 
101.325 Pa; 
14,696 psia; 
33,90 ftH2O; 
29,92 inHg; 
760 mmHg; 
30 psig ou 
44,7 psia
ou
7a) Um vaso instalado à altitude de 1.200m tem pressão de 10psi, qual a pressão monométrica deste vaso 
em Recife (nível do mar)?
7b) Outro vaso no mesmo local está com vácuo de 40%, qual a pressão deste vaso (% de vácuo,) em 
Recife?
7c) Quem mergulha 10 m no mar suporta que pressão: mon.? Absoluta? Considerações?
1,00kgf/cm2 =0,98bar
1,00bar=1,02kgf/cm2
1,00bar=0,987ata
1,00kgf/cm2 =0,968ata
1,00bar=100kPa
1,00kgf/cm2 =98,1kPa
1,00kgf=9,81N
1,00N=0,102N
Q8. a) Qual o tipo
Turbina Hidráulica
que produz maior
potência? Quanto em
MW e HP? b) Que TH
opera com maior
vazão? Quantos
(m3/h)? c) Que TH
opera com maior
queda d’água?
Quantos (m)? d)
como classificar um
central hidrelétrica de
5MW, de 70kW, de
90MW e 1.200.000HP
e de 1.000HP?
Máquinas de Fluido, Henn, Érico Lopes, UFSM 
Campo de aplicação das 
turbinas hidráulicas
Turbomáquinas 
Hidráulicas – Manuel 
Paulo Encinas –
Editorial Limusa
Ação
Reação
Fluxo Radial
Fluxo 
Tangencial
Fluxo Axial
Turbina
Kaplan
Q9. a)
Turbomáquinas 
Hidráulicas – Manuel 
Paulo Encinas –
Editorial Limusa
Ação
Reação
Fluxo Radial
Fluxo 
Tangencial
Fluxo Axial
Turbina
Francis
Q9. b)
Turbomáquinas 
Hidráulicas – Manuel 
Paulo Encinas –
Editorial Limusa
Ação
Reação
Fluxo Radial
Fluxo 
Tangencial
Fluxo Axial
Turbina
Pelton
Q9. c)
COMPRESSOR 
ALTERNATIVO
Q10. a) Qual a relação de
compressão deste
compressor? b) Qual a
relação de compressão
por estágio? c) Qual a
pressão entre estágios?
n
s
d
ec
s
d
c p
p
r
p
p
r =→= /;
Desprezando as perdas de 
carga:
d) Qual a relação de 
compressão do 
compressor que opera 
entre 3 e 9 kgf/cm2?
Compressor de Palhetas
Compressores 
Demag
Q11. e) Qual a
relação de compressão
deste compressor
quando operando
entre 0 bar e 5 bar?
Q12. a) Esta figura 
poderia ser de uma 
bomba de palhetas? 
Justifique.
Compressor de Parafusos
Q12. b) Esta figura poderia ser de 
uma bomba de parafusos? 
Justifique.
Compressores 
Demag
Tipos de Compressores
Compressores
Dinâmicos
Ejetor Radial Axial
Deslocamento
Rotativos Alternativos
Palheta Anel Líquido Parafusos Lóbulos Tronco Cruzeta Pistão livre Labirinto Diafragma
P I S T Ã O DIAFRÁGMA
Q13. Classifique as bombas em seus grupos.
1
2
3
4
a b c d e f
Q14. Cite as semelhanças e diferenças, nas formas contrutivas e 
funcionais dos compressores apresentados nas figuras: a. (1a/2b), 
b. (1d/1e), c. (1a/1b).
Q15. Descreva sobre os compressores apresentados em 2d, 2f, 3a, 
3b, 3d, 3e, 4c e 3c.