Máquinas Hidráulicas

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MÁQUINAS HIDRÁULICAS 
AT-087 
Universidade Federal do Paraná 
Curso de Engenharia Industrial Madeireira 
Dr. Alan Sulato de Andrade 
 
alansulato@ufpr.br 
INTRODUÇÃO AS 
MÁQUINAS HIDRÁULICAS 
INTRODUÇÃO AS MÁQUINAS HIDRÁULICAS 
 MÁQUINAS DE FLUXO: 
 
 As máquinas de fluxo ou de fluído, nesta disciplina, 
devem ser entendidas como transformadores de 
energia. 
 
Por exemplo: 
Energia contido em um reservatório / escoamento 
↕ 
Energia mecânica 
↕ 
Energia contido em um reservatório / escoamento 
INTRODUÇÃO AS MÁQUINAS HIDRÁULICAS 
 MÁQUINAS DE FLUXO: 
 
 Foco direcionado para Máquinas Hidráulicas: 
 
Considerar 
(=C) 
 
 Lembrando que em Máquinas Térmicas 
 
Considerar 
(≠C) 
INTRODUÇÃO AS MÁQUINAS HIDRÁULICAS 
 MÁQUINAS HIDRÁULICAS: 
 
 As máquinas hidráulicas podem ser classificadas de 
em: 
 
 Turbomáquinas, 
 Energia - movimento  [(v1²-v2²)/2g] 
 
 Máquinas de deslocamento positivo 
 Energia - pressão  [(p1-p2)/] 
INTRODUÇÃO AS MÁQUINAS HIDRÁULICAS 
 MÁQUINAS HIDRÁULICAS: 
 TURBOMÁQUINAS 
 
 Sua característica básica é que o agente fornecedor 
ou receptor de energia no rotor é um fluido em 
escoamento contínuo através das fronteiras do 
volume de controle. 
 
 Importância dos conceitos fundamentais da 
Termodinâmica 
INTRODUÇÃO AS MÁQUINAS HIDRÁULICAS 
 MÁQUINAS HIDRÁULICAS: 
 TURBOMÁQUINAS 
 
 Estas máquinas podem ser sub-divididas em duas 
categorias: 
 
 Máquinas motrizes, 
 Máquinas operatrizes. 
INTRODUÇÃO AS MÁQUINAS HIDRÁULICAS 
 MÁQUINAS HIDRÁULICAS: 
 TURBOMÁQUINAS 
 MOTRIZES 
 
 As máquinas motrizes transformam a energia contida 
em um fluído em energia mecânica. Caso esteja 
conectada a um gerador, pode produzir energia 
elétrica. 
INTRODUÇÃO AS MÁQUINAS HIDRÁULICAS 
 MÁQUINAS HIDRÁULICAS: 
 TURBOMÁQUINAS 
 MOTRIZES 
 
 Centrais hidroelétricas. 
Montante 
Jusante 
Barragem 
INTRODUÇÃO AS MÁQUINAS HIDRÁULICAS 
 MÁQUINAS HIDRÁULICAS: 
 TURBOMÁQUINAS 
 MOTRIZES 
 
 Centrais hidroelétricas. 
 Turbinas Pelton: Máquinas de ação, escoamento tangencial. Operam 
altas quedas e baixas vazões. 
 Turbinas Francis: Máquinas de reação, escoamento radial (lenta e 
normal) e escoamento misto (rápida). Operam médias vazões e médias 
quedas. Itaipu 20 unidades de 700MW = 14.000 MW 
Turbinas utilizadas no Projeto Belo Monte 
 Turbinas axiais: Máquinas de reação, escoamento axial. Operam grandes 
vazões e baixas quedas. 
INTRODUÇÃO AS MÁQUINAS HIDRÁULICAS 
 MÁQUINAS HIDRÁULICAS: 
 TURBOMÁQUINAS 
 OPERATRIZES 
 
 As máquinas operatrizes absorvem energia mecânica 
e transferem a energia para o fluído. 
INTRODUÇÃO AS MÁQUINAS HIDRÁULICAS 
 MÁQUINAS HIDRÁULICAS: 
 TURBOMÁQUINAS 
 OPERATRIZES 
 
 Bombas, ventiladores e compressores. 
INTRODUÇÃO AS MÁQUINAS HIDRÁULICAS 
 MÁQUINAS HIDRÁULICAS: 
 TURBOMÁQUINAS 
 OPERATRIZES 
 
INTRODUÇÃO AS MÁQUINAS HIDRÁULICAS 
 MÁQUINAS HIDRÁULICAS: 
 MÁQUINAS DE DESLOCAMENTO POSITIVO 
 
 Sua característica básica consiste num fluxo de fluído 
intermitente que ao ser confinado transmite força, 
torque ou potência. 
INTRODUÇÃO AS MÁQUINAS HIDRÁULICAS 
 MÁQUINAS HIDRÁULICAS: 
 MÁQUINAS DE DESLOCAMENTO POSITIVO 
 
 Exemplos: 
FLUÍDO DE TRABALHO DESIGNAÇÃO 
líquido bomba de engrenagens, de cavidade progressiva, de parafuso 
gás (neutro) compressor alternativo, compressor rotativo 
vapor (freon, amônia, etc) compressor alternativo, compressor rotativo 
gás de combustão motor alternativo de pistão 
INTRODUÇÃO AS MÁQUINAS HIDRÁULICAS 
 COMPARATIVO: 
TURBOMÁQUINAS MÁQUINAS DE DESLOCAMENTO POSITIVO 
alta rotação baixas e médias rotações 
potência específica elevada 
(potência/peso) 
potência específica média p/ baixa 
(potência/peso) 
não há dispositivos com movimento 
alternativo 
várias têm dispositivos com movimento 
alternativo 
médias e baixas pressões de trabalho altas e muito altas pressões de trabalho 
não operam eficientemente com fluidos 
de viscosidade elevada 
adequadas para operar com fluidos de 
viscosidade elevada 
vazão contínua na maior parte dos casos, vazão intermitente 
energia cinética surge no processo de 
transformação de energia 
energia cinética não tem papel significativo no 
processo de transformação de energia 
na maioria dos casos, projeto 
hidrodinâmico e características 
construtivas mais complexas que as 
máquinas de deslocamento 
na maioria dos casos, projeto hidrodinâmico e 
características construtivas mais simples que 
as máquinas de fluxo