Apostila de Máquinas Hidráulicas - Prof. José Valente - CEFET/RJ

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Centro Federal de Educação Tecnológica 
Celso Suckow da Fonseca 
Unidade Maracanã 
 
 
 
Curso Técnico de Mecânica 
 
 
 
Apostila de Máquinas Hidráulicas 
 
José Valente 
 
Rio de Janeiro – RJ 
Março de 2017 
 2 
Sumário 
I – Mecânica dos fluidos ........................................................................................................................ 4 
I.1 – Massa específica ........................................................................................................................... 4 
I.2 – Peso específico ............................................................................................................................. 4 
I.3 – Relação entre o peso específico e a massa específica ................................................................ 4 
I.4 – Densidade ..................................................................................................................................... 5 
I.5 – Pressão ......................................................................................................................................... 6 
I.6 – Teorema fundamental da hidrostática ou teorema de Stevin ........................................................ 7 
I.7 – Pressão no mesmo nível ............................................................................................................... 7 
I.8 – Pressão em um ponto de um líquido em equilíbrio sujeito a pressão atmosférica ....................... 7 
I.9 – Equilíbrio de um líquido em vasos comunicantes ......................................................................... 7 
I.10 – Equilíbrio de dois líquidos imiscíveis em dois vasos comunicantes ............................................ 8 
I.11 – Teorema de Pascal ..................................................................................................................... 8 
I.12 – Prensa hidráulica ......................................................................................................................... 8 
I.13 – Teorema de Arquimedes ............................................................................................................. 9 
I.14 – Corpos flutuantes ........................................................................................................................ 9 
I.15 – Peso aparente ............................................................................................................................. 9 
I.16 – Relação entre a densidade e o empuxo .................................................................................... 10 
I.17 – Pressão absoluta ...................................................................................................................... 10 
I.18 – Pressão manométrica ................................................................................................................ 10 
I.19 – Equivalência de pressões .......................................................................................................... 10 
1.20 – Medidores de pressão .............................................................................................................. 10 
I.21 – Teorema de Torricelli ................................................................................................................. 11 
I.22 – Vazão volumétrica ..................................................................................................................... 11 
I.23 – Vazão mássica .......................................................................................................................... 11 
I.24 – Relação entre a vazão volumétrica e a vazão mássica ............................................................ 12 
I.25 – Equação da continuidade .......................................................................................................... 12 
II – Tubulação industrial ...................................................................................................................... 12 
II.1 – Tubos .......................................................................................................................................... 12 
II.2 – Tubulação ................................................................................................................................... 12 
II.3 – Principais materiais para fabricação de tubos ........................................................................... 12 
II.4 – Processos de fabricação de tubos ............................................................................................. 12 
II.5 – Diâmetros comerciais dos tubos de aço ..................................................................................... 12 
II.6 – Meios de ligações de tubos ........................................................................................................ 13 
II.7 – Conexões de tubulações............................................................................................................. 14 
II.8 – Válvulas ...................................................................................................................................... 14 
 3 
II.9 – Partes constitutivas da válvula ................................................................................................... 15 
II.10 – Meios de operações das válvulas ............................................................................................ 15 
II.11 – Tipos de válvulas ...................................................................................................................... 15 
II.12 – Juntas de expansão ................................................................................................................. 21 
II.13 – Purgadores de vapor ................................................................................................................ 22 
III – Bombas ........................................................................................................................................ 22 
III.1 – Bomba centrífuga ...................................................................................................................... 23 
III.2 – Bomba de engrenagens ............................................................................................................ 24 
III.3 – Bomba de diafragma ................................................................................................................. 25 
III.4 – Bomba de parafuso ................................................................................................................... 25 
IV – Turbinas hidráulicas ..................................................................................................................... 25 
IV.1 – Turbina Pelton ........................................................................................................................... 26 
IV.2 – Turbina Francis ......................................................................................................................... 26 
IV.3 – Turbina Kaplan .......................................................................................................................... 27 
IV.4 – Cavitação .................................................................................................................................. 27 
 
 4 
I. Mecânica dos fluidos 
 Os líquidos e os gases são denominados de fluidos. Os fluidos, ao contrário dos sólidos, não 
possuem forma própria. Adaptam-se à forma do recipiente que os contém. 
 Os líquidos têm volume limitado por superfícies livres bem definidas. Os gases são 
expansíveis: ocupam sempre todo o volume do recipiente (qualquer que seja a sua capacidade). Os 
líquidos oferecem granderesistência à compressão. Os gases são facilmente compressíveis. 
 
I.1 Massa específica: A massa específica 

, também denominada de densidade absoluta, de uma 
substância que constitui um corpo homogêneo de massa m e volume V, é definida por 
 
 
V
m

 
(1) 
 
 Algumas de suas unidades são: kg/m3 (Sistema Internacional), g/cm3, g/l, g/ml, etc. A massa 
específica da água sob pressão normal e a 4°C é de 1g/cm3, ou seja, 1g/ml. 
 
I.2 Peso específico: O peso específico 

 da substância que constitui um corpo homogêneo de peso 
P e volume V é definido por 
 
 
V
P

 
(2) 
 
 Algumas de suas unidades são: N/m3 (Sistema Internacional), kgf/m3, gf/cm3, tf/m3, etc. 
 
I.3 Relação entre o peso específico e a massa específica: 
 Substituindo P por seu valor mg (onde g é a aceleração da gravidade) na equação 2 obtém-
se 
 
g
V
m
V
mg

 
 
 Como 
V
m
 vale 

 (equação 1), tem-se 
 
 
g 
 (3) 
 5 
 
I.4 Densidade: A densidade, também chamada de densidade relativa, de uma substância A de 
massa mA e volume V em relação a uma outra substância B de massa mB e mesmo volume V é dada 
pela razão entre as massas mA e mB. 
 
 
B
A
BA
m
m
d ,
 
(4) 
 
 Sendo a densidade uma razão entre números com a mesma unidade (unidade de massa), seu 
valor é adimensional. 
 Quando se menciona a densidade, sem indicar a substância tomada como referência, fica 
subentendido que a substância de referência é a água a 4°C sob pressão normal. 
 A densidade da água vale 1 (um). 
 Outras fórmulas de densidade são apresentadas a seguir. 
a) Como razão entre massas específicas. 
Vm
V
m
AA
A
A  
 
 
Vm
V
m
BB
B
B  
 
 
V
V
m
m
B
A
B
A



 
 
 
B
A
BAd


,
 
(5) 
 
 Tomando a água como substância de referência tem-se: 
 
 
OH
d
2



 
(6) 
 
b) Como razão entre pesos específicos 
 Multiplicando os dois termos da fração da equação 5 por g, vem: 
 6 
g
g
d
B
A
BA


,
 
 Como pela equação 3, 
gA
 e 
gB
, valem, respectivamente, 
A
 e 
B
: 
 
 
B
A
BAd


,
 
(7) 
 
 Usando a água como substância de referência: 
 
 
OH
d
2



 
(8) 
 
c) Como razão entre pesos 
 Multiplicando ambos os termos da fração da equação 4 por g, segue: 
 
gm
gm
d
B
A
BA ,
 
 
 
B
A
BA
P
P
d ,
 
(9) 
 
No caso particular da água: 
 
 
OHP
P
d
2

 
(10) 
 
I.5 Pressão: A pressão p exercida por uma força F, que atua perpendicularmente sobre uma 
superfície de área S, é a razão entre a força e a área dessa superfície. 
 
S
F
p 
 
(11) 
 
Se a força não é perpendicular à superfície, a força a ser considerada na fórmula 11 será a 
componente da força perpendicular à referida superfície. 
 
 7 
Algumas unidades de pressão: N/m2 = Pa (Sistema Internacional), kgf/m2, kgf/cm2, mm Hg, 
atm, etc. 
 
Hidrostática (Estática dos Líquidos) 
1.6 Teorema fundamental da hidrostática ou teorema de Stevin: A diferença de pressão entre 
dois pontos (p1 e p2) de um líquido em equilíbrio é igual ao produto da diferença de nível entre os dois 
pontos (h) pela massa específica do líquido (µ) e pela aceleração da gravidade (g) do lugar. 
 
 
ghpp  12
 (12) 
 
 Como, pela fórmula 3, 
g 
: 
 
 
hpp  12
 (13) 
 
1.7 Pressões no mesmo nível 
Teorema: Dois pontos situados no mesmo nível de um líquido em equilíbrio suportam pressões 
iguais. 
 Como os dois pontos estão no mesmo nível, h = 0. Portanto, substituindo o valor nulo de h nas 
equações 12 ou 13: 
2112 0 pppp 
 
 
I.8 Pressão em um ponto de um líquido em equilíbrio sujeito à pressão atmosférica: Aplicando-
se o teorema de Stevin entre um ponto no interior da massa líquida e outro na superfície do líquido, 
tem-se: 
ghppghpp atmatm  
 
 
1.9 Equilíbrio de um líquido em vasos comunicantes: A altura alcançada por um líquido em 
equilíbrio em diversos vasos comunicantes é a mesma, qualquer que seja a forma ou seção do ramo. 
Cálculo da pressão no ponto “A” pelo ramo da esquerda: 
ghpp atmA 1
 
Cálculo da pressão no ponto “B” pelo ramo da direita: 
ghpp atmB 2
 
Como os pontos “A” e “B” estão situados no mesmo nível de um líquido em equilíbrio: 
ghpghppp atmatmBA  21 
 
21 hh 
 
 8 
 
1.10 Equilíbrio de dois líquidos imiscíveis em dois vasos comunicantes: 
Cálculo da pressão no ponto “A” pelo ramo da esquerda: 
ghpp atmA 11
 
Cálculo da pressão no ponto “B” pelo ramo da direita: 
ghpp atmB 22
 
Como os pontos “A” e “B” estão situados no mesmo nível de um líquido em equilíbrio: 
ghpghppp atmatmBA 2211   
2211  hh 
 
 
I.11 Teorema de Pascal: Os líquidos transmitem integralmente as pressões que suportam. 
 
I.12 Prensa hidráulica: Aplica-se o teorema de Pascal aos dois êmbolos da prensa. 
B
B
A
A
BA
S
F
S
F
pp 
 
 
;
4
2
A
A
d
S


 
4
2
B
B
d
S


 
 
44
22
B
B
A
A
d
F
d
F


 
 
22
44
B
B
A
A
d
F
d
F


 
 
 
22
B
B
A
A
d
F
d
F

 
(14) 
 
 O volume que sai de um cilindro é igual ao volume que entra no outro cilindro, pois o líquido é 
incompressível: 
VA = VB 
 hASA = hBSB (15) 
 
hA
;
4
2
Ad
= hB
4
2
Bd
 
 9 
 
 
22
BBAA dhdh 
 (16) 
 
Multiplicando os dois membros da equação 15 pela pressão p: 
 
hASA p= hBSBp 
Como SAp = FA e SBp = FB, tem-se: 
 
 FAhA = FBhB (17) 
 
 Com esta última equação, verifica-se o princípio da conservação do trabalho. 
 
I.13 Teorema de Arquimedes: Todo corpo sólido mergulhado em um fluido fica submetido à ação de 
uma força vertical denominada de empuxo, orientada de baixo para cima, de módulo igual ao peso 
do fluido deslocado, cujo suporte passa pelo ponto onde se encontrava o centro de gravidade do 
fluido deslocado. 
 
LPE 
 
onde: E = empuxo e PL= peso do líquido deslocado 
Como 
gmP LL 
: 
gmE L
, mas 
LLL Vm 
 
Portanto, 
gVE LL
, sendo VL (volume do líquido deslocado) = VS (volume submerso do 
corpo) 
 
 
gVE LS
 (18) 
 
Observação: Se o corpo estiver totalmente imerso, o volume VS é o próprio volume do corpo. 
 
I.14 Corpos flutuantes: Um corpo flutuante sofre a ação de duas forças: o seu peso e o empuxo. 
Como o corpo está em equilíbrio o peso é igual ao empuxo. 
P = E 
 
I.15 Peso aparente: o peso aparente, PA, é a diferença entre o peso e o empuxo. 
 
 
EPPA 
 (19) 
 10 
 
I.16 Relação entre a densidade e o empuxo: Dividindo-se o peso pelo empuxo obtém-se a 
densidade. 
gV
gV
gV
mg
E
P
OHSOHS 22




, como V = VS, tem-se: 
d
E
P
OH

2


 
 
 
E
P
d 
 
(20) 
 
Estática dos gases 
I.17 Pressão absoluta: a pressão absoluta, pabs, é a pressão existente no interior de um recipiente. 
Ela é a soma da pressão manométrica com a pressão atmosférica. 
 
 
atmmanabs ppp 
 (21) 
 
I.18 Pressão manométrica: designada por pman, é a diferença de pressão entre a pressão absoluta e 
a pressão atmosférica (patm). É obtida através da equação 21. 
 
 
atmabsman ppp 
 (22) 
 
Observação: Se a pressão absoluta for inferior à pressão atmosférica,a pressão manométrica é 
negativa. 
 
I.19 Equivalência de pressões 
1atm = 1kgf/cm2 = 1bar = 14,7lb/in2 = 105Pa = 10,33mca = 760mmHg 
Observação: lb/in2 = pound per square inch = libra por polegada ao quadrado 
 mca = metro de coluna d’água 
 
I.20 Medidores de pressão: Denomina-se manômetro a qualquer instrumento destinado a medir 
pressões. O manômetro usado para medir a pressão atmosférica é chamado de barômetro. 
Portanto, o barômetro é um caso particular de manômetro. 
 
Hidrodinâmica (Dinâmica dos Líquidos) 
 A hidrodinâmica estuda os líquidos em movimento, isto é, o escoamento dos líquidos. 
 11 
 
1.21 Teorema de Torricelli: Supõe-se um líquido em equilíbrio em um reservatório. Existindo um 
orifício a uma profundidade h abaixo da superfície livre do líquido, a velocidade v de escoamento do 
líquido é dada pela equação a seguir. 
 
 
ghv 2
 (23) 
 
 Pelo exame da equação 23, verifica-se que a velocidade independe da natureza do líquido. 
 
I.22 Vazão volumétrica: a vazão volumétrica, Q, de um fluido é a razão entre o volume de fluido 
escoado, V, e o intervalo de tempo gasto durante o escoamento, t. 
 
 
t
V
Q 
 
(24) 
 
 Sua unidade no Sistema Internacional é m3/s. Outras unidades são m3/h, l/s, etc. 
 
Para os líquidos, pode-se usar outra equação para a vazão volumétrica: 
Sv
t
x
S
t
Sx
t
V
Q 
 
 
 
SvQ 
 (25) 
 
onde: S = área da seção transversal 
 v = velocidade do líquido 
 
I.23 Vazão mássica: a vazão mássica, Qm, de um fluido é a razão entre a massa de fluido escoada, 
m, e o intervalo de tempo gasto durante o escoamento, t. 
 
 
t
m
Qm 
 
(26) 
 
 No Sistema Internacional sua unidade é o kg/s. Outras unidades são kg/h, kg/min, etc. 
 
 12 
I.24 Relação entre a vazão volumétrica e a vazão mássica: divide-se a equação 24 pela equação 
26 conforme segue. 
 

1

V
V
m
V
t
m
t
V
Q
Q
m
 
 
 
QQm 
 (27) 
 
I.25 Equação da continuidade: para os líquidos, a equação da continuidade é dada pela equação 28 
a seguir: 
 
 
2211 vSvS 
 (28) 
 
II.Tubulação indusrial 
II.1 Tubos: são condutos fechados, destinados principalmente ao transporte de fluidos. Todos os 
tubos são de seção circular, apresentando-se como cilindros ocos. A grande maioria dos tubos 
funciona como condutos forçados, isto é, sem superfície livre, com o fluido tomando toda a área da 
seção transversal. Fazem exceção apenas as tubulações de esgoto, e às vezes as de água, que 
trabalham com superfície livre, como canais. 
 
II.2 Tubulação: dá-se o nome de tubulação ao conjunto de tubos e de seus diversos acessórios. 
 
II.3 Principais materiais para fabricação de tubos 
Materiais metálicos ferrosos: aço-carbono, aço-liga (principalmente aço inoxidável) e ferro fundido. 
Materiais metálicos não-ferrosos: cobre, alumínio, latão, chumbo e metal monel. 
Materiais plásticos: cloreto de polivinil (PVC) e polietileno. 
Outros materiais: cimento amianto, concreto armado, barro vidrado, borracha e vidro 
 
II.4 Processos de fabricação de tubos 
Tubos sem costura: laminação, extrusão e fundição. 
Tubos com costura: chapas curvadas seguidas de soldagem. 
 
II.5 Diâmetros comerciais dos tubos de aço 
 13 
 Os diâmetros comerciais dos tubos de aço-carbono e de aços-liga, estão definidos pela norma 
americana ANSI.B.36.10, e para os tubos de aços inoxidáveis pela norma ANSI.B.36.19. Essas 
normas abrangem os tubos fabricados por qualquer um dos processos usuais de fabricação. 
 Todos esses tubos são designados por um número chamado “diâmetro nominal IPS” (iron pipe 
size), ou “bitola nominal”. A norma ANSI.B.36.10 abrange tubos com diâmetro desde 1/8” até 36”, e a 
norma ANSI.B.36.19 abrange tubos com diâmetro de 1/8” até 12” . De 1/8” até 12”, o diâmetro 
nominal não corresponde a nenhuma dimensão física dos tubos; de 14” até 36”, o diâmetro nominal 
coincide com o diâmetro externo dos tubos. 
 Para cada diâmetro nominal fabricam-se tubos com várias espessuras de parede. Entretanto, 
para cada diâmetro nominal, o diâmetro externo é sempre o mesmo variando apenas o diâmetro 
interno, de acordo com a espessura dos tubos. Por exemplo, os tubos de aço de 8” de diâmetro 
nominal têm todos um diâmetro externo de 8,625”. Quando a espessura deles corresponde à série 
20, a mesma vale 0,250”, e o diâmetro interno vale 8,125”. Para a série 40, a espessura vale 0,322”, 
e o diâmetro interno 7,981”. Pode-se estabelecer, facilmente, uma fórmula que correlaciona os 
diâmetros interno e externo com a espessura de parede. Tal fórmula é a seguinte: 
 
 
2
ie DDe

 
(29) 
 
Onde: 
e = espessura da parede do tubo 
De = diâmetro externo do tubo 
Di = diâmetro interno do tubo 
 
II.6 Meios de ligação de tubos 
 Os diversos meios usados para conectar tubos, servem não só para ligar os tubos entre si, 
como também para ligar os tubos às válvulas, aos diversos acessórios e aos equipamentos. Os 
meios de ligação podem ser móveis ou permanentes. 
Ligação móvel: os elementos de fixação podem ser colocados ou retirados do conjunto sem causar 
qualquer dano às peças que foram unidas. É o caso, por exemplo, das uniões rosqueadas e 
flangeadas. Nas ligações flangeadas, os dois flanges são unidos por parafusos e porcas, e interposto 
ao flange coloca-se uma junta de vedação de material flexível 
Ligação permanente: neste tipo de ligação, os elementos de fixação, uma vez instalados, não 
podem ser retirados sem que fiquem inutilizados. Como exemplos, citam-se as ligações soldadas e 
coladas. 
 14 
Observação: Dependendo do material de enchimento das ligações de ponta e bolsa, estas ligações 
podem ser classificadas como móveis ou permanente. 
 
II.7 Conexões de tubulações 
 As conexões utilizadas em tubulações destinam-se a: 
1) fazer mudanças de direção em tubos: como exemplos tem-se: 
curvas de raio longo; 
curvas de raio curto; 
curvas de redução; 
joelhos; e 
joelhos de redução. 
 Todas estas peças apresentam ângulos que podem ser de 22,5°, 45°, 90° ou 180°. 
 
2) fazer derivações em tubos: exemplos dessas peças são: 
tes normais (de 90°) 
tes de 45° 
tes de redução 
cruzetas 
cruzetas de redução 
 
3) fazer mudanças de diâmetro em tubos: são exemplos dessas peças: 
reduções concêntricas 
reduções excêntricas 
 
4) fazer ligações de tubos entre si na mesma direção: como exemplos tem-se: 
luvas 
uniões 
flanges 
 
5) fazer o fechamento da extremidade de uma tubulação: são exemplos dessas peças: 
tampões (utilizados nos tubos) 
bujões (utilizados nas conexões) 
 
II.8 Válvulas: são dispositivos destinados a estabelecer, controlar e interromper o fluxo de um fluido 
em uma tubulação. 
 
 15 
II.9 Partes constitutivas da válvula: são basicamente: 
1) corpo: parte externa onde estão o orifício de passagem do fluido e as extremidades (providas de 
flanges ou roscas) para ligação às tubulações. 
2) castelo: situa-se na parte superior do corpo e sendo desmontável permite o acesso ao interior da 
válvula. 
3) mecanismo interno: mecanismo móvel responsável pelo movimento de abertura e fechamento da 
válvula. 
4) gaxeta: responsável pela vedação das válvulas. 
 
II.10 Meios de operação das válvulas: os principais meios são: 
1) operação manual: realiza-se por intermédio de: 
volante; 
alavanca (manípulo); 
engrenagens; e 
parafusos sem-fim. 
 
2) operação motorizada: realizada por ação: 
hidráulica; 
pneumática; e 
elétrica. 
 
3) operação automática: executada através: 
do próprio fluido(por diferença de pressões gerada pelo escoamento); e 
de molas ou contrapesos. 
 
II.11 Tipos de válvulas: os mais importantes são os seguintes: 
1) válvulas de bloqueio: destinam-se primordialmente a apenas estabelecer ou interromper o fluxo, 
isto é, que só devem funcionar completamente abertas ou completamente fechadas. Estas válvulas 
costumam ser sempre do mesmo diâmetro nominal da tubulação, e têm uma abertura de passagem 
de fluido com seção transversal comparável com a da própria tubulação. Como exemplos deste tipo 
de válvulas, citam-se as seguintes válvulas: 
- válvulas de gaveta o fechamento dessas válvulas é feito pelo movimento de uma peça chamada de 
gaveta, que se desloca paralelamente ao orifício da válvula, e perpendicularmente ao sentido de 
escoamento do fluido. 
 
 16 
 
 
- válvulas de macho: seu fechamento é feito pela rotação de uma peça tronco-cônica denominada 
de macho e provida de um orifício. São válvulas de fechamento rápido, pois, com 1/4 de volta do 
macho fecha-se a válvula. 
 
 
 
- válvulas de esfera: o macho nessas válvulas é uma esfera provida de um orifício, e que gira sobre 
um diâmetro, deslizando entre anéis retentores de material resiliente não-metálico, tornando a 
vedação absolutamente estanque. A exemplo das válvulas de macho, as válvulas de esfera também 
são de fechamento rápido (a válvula é fechada com 1/4 de volta da esfera). 
 
 17 
 
 
2) válvulas de regulagem: estas válvulas são destinadas especificamente para controlar o fluxo, 
podendo por isso trabalhar em qualquer posição de fechamento parcial. Por vezes, por motivo de 
economia, estas válvulas são de diâmetro nominal menor do que a tubulação. Exemplos destas 
válvulas são: 
- válvulas de globo: o seu fechamento é feito por um tampão que se ajusta contra uma sede. 
 
 
 
- válvulas de agulha: nessas válvulas o tampão é substituído por uma peça cônica, a agulha, 
permitindo um controle de precisão do fluxo. 
 
 18 
 
 
- válvulas de borboleta: o fechamento desta válvula é feito pela rotação de uma peça circular 
(disco), em torno de um eixo perpendicular à direção de escoamento do fluido. 
 
 
 
- válvulas de diafragma: o fechamento da válvula é feito por meio de um diafragma flexível que é 
apertado contra a sede da válvula. 
 
 19 
 
 
Observação: As válvulas de borboleta e de diafragma, embora sejam especificamente válvulas de 
regulagem, também podem trabalhar como válvulas de bloqueio. 
 
3) válvulas de retenção: são válvulas que permitem o fluxo em um só sentido, fechando-se 
automaticamente por diferença de pressão, se houver tendência à inversão do sentido de 
escoamento. Portanto, são válvulas de operação automática. Como exemplos dessas válvulas, tem-
se: 
- válvula de retenção de levantamento: o fechamento dessas válvulas é feito por meio de um 
tampão, semelhante ao das válvulas de globo, cuja haste desliza em uma guia interna. 
 
 20 
 
 
- válvula de retenção de portinhola: o fechamento é feito por uma portinhola articulada que se 
assenta no orifício da vá lvula. 
 
 
 
- válvula de pé: são válvulas de acionamento automático, destinadas a manter a escorva nas linhas 
de sucção de bombas, sendo instaladas na extremidade livre da referida linha, ficando mergulhadas 
dentro do líquido no reservatório de sucção. Essas válvulas são semelhantes às válvulas de retenção 
de levantamento, tendo geralmente no tampão um disco de material resiliente (plástico, borracha, 
etc.), para melhorar a vedação. Possuem também uma grade externa de proteção. 
 
 21 
 
 
- válvulas de segurança e de alívio: controlam a pressão abrindo-se automaticamente, quando a 
pressão ultrapassa um determinado valor para o qual a válvula foi ajustada (pressão de abertura). A 
válvula fecha-se em seguida, também automaticamente, quando a pressão cair abaixo da pressão de 
abertura. Todas essas válvulas são chamadas de segurança quando destinadas a trabalhar com 
fluidos elásticos (vapor, ar e gases) e de alívio quando destinadas a trabalhar com líquidos, que são 
incompressíveis. 
 
II.12 Juntas de expansão: são peças não rígidas que se intercalam nas tubulações com a finalidade 
de absorver total ou parcialmente as dilatações provenientes das variações de temperatura e também 
de impedir a propagação de vibrações. 
 
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II.13 Purgadores de vapor: são dispositivos automáticos que separam e eliminam o condensado 
formado nas tubulações de vapor e nos aparelhos de aquecimento, sem deixar escapar o vapor. Por 
essa razão, esses dispositivos deveriam ser chamados, com mais propriedade, de purgadores de 
condensado. 
 
 
 
III Bombas: São máquinas hidráulicas que fornecendo energia aos líquidos promovem o seu 
movimento, geralmente ao longo de tubulações. São comumente acionadas por motor elétrico. 
Podem, também, serem acionadas por motor de combustão interna ou manualmente. 
Alguns tipos de bombas: 
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III.1 Bomba centrífuga: a massa líquida é impulsionada pelo movimento de rotação de um rotor. 
Partes constitutivas principais: 
carcaça (também denominada de corpo ou voluta): parte externa da bomba. 
rotor: peça de formato circular, provida de pás. São de três tipos: aberto, semi-aberto e fechado. 
árvore: peça cilíndrica na qual o rotor está conectado. 
mancais: serve de suporte à árvore. 
elemento de vedação: responsável pela vedação entre a carcaça e a árvore. O elemento de 
vedação pode ser feito por gaxeta ou então por selo mecânico. 
 
 
 
Localização da instalação da bomba: Quando o nível na sucção estiver acima da bomba, a bomba 
estará afogada. Em caso contrário a bomba estará não afogada. 
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III.2 Bomba de engrenagens: duas engrenagens giram dentro do corpo da bomba. Portanto seus 
componentes principais são as duas engrenagens e a carcaça. 
 
 
 
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III.3 Bomba de diafragma: uma membrana flexível, posta em movimento alternativo, é a responsável 
pelo deslocamento do líquido. 
 
 
 
III.4 Bomba de parafuso: Uma peça helicoidal (parafuso) gira no interior da carcaça da bomba, 
efetuando o deslocamento do líquido. 
 
 
 
IV Turbinas hidráulicas: São máquinas hidráulicas que transformam a energia cinética de um fluxo 
de líquido (normalmente a água) em energia cinética de rotação. Portanto, as turbinas hidráulicas 
retiram energia do escoamento. São muito utilizadas na geração de energia elétrica. Neste caso, sua 
utilização mais importante é em usinas hidrelétricas onde a turbina é acoplada ao gerador que é 
conectado à rede de energia. 
 As árvores das turbinas hidráulicas podem ser verticais ou horizontais. Dentre os tipos de 
turbinas hidráulicas existentes, citam-se as turbinas: Pelton, Francis e Kaplan. 
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IV.1 Turbina Pelton 
 É constituída, basicamente, por uma carcaça, roda (roda Pelton), um ou mais injetores, 
árvore e mancais, cuja função é transformar a energia de pressão do escoamento em energia 
cinética, orientando esse mesmo escoamento para a roda. Os jatos de água provenientes dos 
injetores ao se chocarem com as pás do rotor (em forma de colher) geram a rotação da roda. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
IV.2 Turbina Francis: Seus elementos básicos são a carcaça, o rotor a árvore e os mancais. 
 
 
 
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IV.3 Turbina Kaplan: Constituída, basicamente, por carcaça, rotor (tipo hélice), árvore e mancais. 
 
 
 
 
IV.4 Cavitação: Fenômeno que ocorre em válvulas, bombas hidráulicas, turbinas hidráulicas, hélices 
de embarcações, pistões de motores de combustão interna, etc. e que consiste na formação debolhas de vapor em regiões de baixa pressão que se formam em decorrência do escoamento do 
fluido. Essas bolhas se deslocam e podem chegar a regiões de alta pressão onde ocorrerá sua 
implosão. Se a implosão ocorrer próximo a uma superfície sólida ocorrerá uma cavidade de erosão 
localizada. Na figura a seguir é mostrado o rotor de uma bomba centrífuga erodido por cavitação. 
 
 
 
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Glossário 
Bomba centrífuga 
Bomba de diafragma 
Bomba de engrenagens 
Bomba de parafuso 
Bomba hidráulica 
bujão plug 
Castelo (da válvula) bonnet 
cavitação 
Corpo (da válvula) body 
cruzeta cross 
densidade 
extrusão extrusion 
flange 
fundição casting 
gaxeta 
joelho elbow 
Junta de expansão 
laminação rolling 
Luva coupling 
Massa 
Massa específica 
Peso específico 
Purgador de vapor Steam-trap 
Selo mecânico 
Tampão cap 
tubo 
Tubo com costura 
Tubo sem costura 
tubulação 
Turbina Francis 
Turbina Kaplan 
turbina Pelton 
Turbine hidráulica 
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união 
Válvula de agulha Needle valve 
Válvula de alívio Relief valve 
Válvula de bloqueio Block-valve 
Válvula de borboleta Buttrerfly valve 
Válvula de controle Control valve 
Válvula de diafragma Diaphragm valve 
Válvula de esfera Ball valve 
Válvula de gaveta Gate valve 
Válvula de globo Globe valve 
Válvula de macho Plug valve, cock valve 
Válvula de pé Foot valve 
Válvula de retenção Check valve 
Válvula de segurança Safety valve 
volume 
 
Com o fechamento da Amazônia a usinas com reservatório - só pode a "fio d`água", como Belo 
Monte, em que as turbinas giram pela força do rio e quase não geram energia nas secas... (O Globo, 
14/8/2016, pág. 16, Opinião, Suspensão de usina no Tapajós reforça opção nuclear, terceira coluna)