Comandos de leitura para aula de 20 03

Prévia do material em texto

OPERAÇÕES UNITÁRIAS
Prof. Elisabeth Hafner Facin
Março/2020
5
COMANDOS DE LEITURA
ASSUNTO: BOMBAS, ASSOCIAÇÃO, NPSH
Leia o texto disponibilizado e em seguida anote em um material próprio (físico ou digital) os seguintes conceitos:
1) No início do texto o autor diferencia máquinas de hidráulicas. Descreva quais são as duas grandes divisões e suas diferenças quanto a aplicação (objetivo de uso).
Se uma máquina hidráulica recebe energia de outra máquina para realizar o transporte de fluido, trata-se de uma bomba hidráulica. Mas se for ao contrário, ela forneça energia, podemos chama-la então de máquina hidráulica motriz ou turbina. 
Durante a conversão de energia hidráulica em energia mecânica, as turbinas hidráulicas são classificadas em turbinas de ação e turbinas de reação. Podemos citar como principais turbinas, ainda em uso, as turbinas Francis, de hélice, Bulbo e Kaplan.
Dois autores Azevedo Netto e Acosta Alvarez (1977) dividem as bombas hidráulicas em quatro classes principais: centrífugas, rotativas, de pistão (ou de êmbolo) e do tipo turbina (ou de poços profundos).
2) Roma (2003) classifica as bombas hidráulicas em 3 tipos: hidrodinâmicas, deslocamento positivo e especiais; posteriormente ainda as divide em bombas de fluxo radial e axial. Sinalize o texto a aplicação mais específica para cada um destes dois tipos, em termos de vazão.
A bomba de fluxo axial, o fluido entra e sai com a mesma direção do fluxo (paralelo ao eixo). Já em uma bomba de fluxo radial, o fluido entra paralelo ao eixo giratório, porém, é direcionado pelas pás em direções ortogonais ao uso, sendo usadas para baixas vazões. As bombas com fluxo axial são as mais comuns, necessitam de altas pressões, e são usadas para grandes vazões. 
3) Porto(2006) define tubulação de recalque e detalha um pouco as partes que o compõe. Resumidamente, descreva cada uma destas partes. 
Um sistema de recalque ou elevatório é o conjunto de tubulações, acessórios, bombas e motores necessário para que o transporte de determinada vazão de água ou qualquer outro líquido seja viabilizado. O sistema é constituído por três partes: tubulação de sucção que seria a tubulação que liga o reservatório de captação à bomba (também nesse grupo os acessórios instalados, como pé com crivo, registros, curvas e peças redutoras, entre outros); 2. conjunto elevatório que são as bombas e os motores; 3. Tubulação de recalque que é a canalização que liga a bomba ao reservatório de armazenamento, com seus acessórios hidráulicos (registros, válvulas de retenção, manômetros, curvas, etc.).
4) Segundo o autor: 
“É prática comum na indústria das bombas oferecer várias opções de diâmetro de rotores para uma mesma medida de carcaça de bomba.”
Por que isto? Qual o objetivo?
Sobretudo, há a projeção de curvas de altura ou carga total (H) em função do fluxo de volume (V). Dessa forma, você pode escolher a vazão necessária de projeto e a carga calculada como mínima necessária, para, então, escolher o diâmetro e o rendimento da bomba a ser adotada.
5) Ainda considerando o texto, o autor afirma que para associações em série e/ou paralelo, é importante que as bombas sejam semelhantes, para não dizer, iguais. Explique por que para uma:
a. associação em série: Quando as bombas hidráulicas são associadas a operações em série, a carga é simplesmente executada em uma vazão constante
b. associação em paralelo: Quando duas ou mais bombas idênticas (ou similares) são operadas em paralelo, suas capacidades volumétricas (V . ), e não as cargas, são somadas,
6) Com base na sua leitura, defina NPSH. Diferencie NPSH requerido de NPSH disponível. Encontre uma imagem na internet, representando rotores que sofreram cavitação.
O NPSH disponível pressão absoluta exercida pelo sistema na entrada da bomba depende das características da linha sendo que o mesmo pode ser calculado em diferentes condições, sendo a mais importante a consideração de se a bomba está em condição afogada ou não afogada, realizando-se as adaptações usando a fórmula básica de energia para isso. Dessa forma, as estimativas de NPSH disponível são imprescindíveis para que se evite a cavitação, sempre respeitando a condição da bomba hidráulica a ser utilizada. 
E o NPSH Requerido pressão mínima exigida na entrada da bomba para evitar a cavitação é determinado pelas características da bomba; normalmente, seu valor pode ser obtido por meio da curva de NPSH disponibilizada pelo fabricante.
7) Circule no texto quais os efeitos principais da cavitação e as medidas que se pode tomar para impedi-la.
Conforme Çengel, Cimbala e Turner as bolhas de vapor (chamadas também de bolhas de cavitação) podem causar queda no desempenho do sistema de bombeamento, erosão, corrosão na superfície, falha por fadiga e a destruição final dos componentes ou máquinas, ruídos e vibrações irritantes. 
Entre as medidas de prevenção podemos citar escolher adequadamente a bomba (definindo a altura máxima de sucção); escolher diâmetros próximos na entrada e na saída das bombas hidráulicas (sem grandes variações de pressão e vazão); stabelecer condições de entrada na bomba que não causem redução significativa de pressão. 
8) Represente, no seu material as expressões para o cálculo do NPSH e o significado das suas grandezas, inserindo as unidades utilizadas.
Onde:
 se refere à pressão atmosférica (pressão barométrica local); 
z é a altura estática de sucção; 
∆Hs é a soma das perdas de carga até a entrada da bomba.
ASSUNTO: TURBINAS
Na unidade 2 do livro de Máquinas Térmicas de Gerson Teixeira, faça a leitura com um olhar para os seguintes pontos:
1) Leia da página 28 a 36 e em seguida, copie a figura 1 da página 28, que remete a classificação dos compressores conforme seu funcionamento e em seguida faça uma pequena síntese sobre seu funcionamento e demais particularidades (para cada tipo).
Compressor de deslocamento positivo: 
O aumento da pressão é atingido pela redução do volume ocupado pelo gás. Durante esse processo o compressor, forma um ciclo de funcionamento composto por duas etapas:
1ª etapa: é determinada a quantidade de gás é suportado no interior da câmara de compressão. Após isso a câmara é fechada, tendo assim uma redução do volume interno. 
2ª etapa: Quando alcançar certa pressão, a câmara é aberta e em seguida o gas é liberado para o sistema. 
Nesse tipo de compressor as válvulas de admissão e descarga, respectivamente, recebem e liberam o gás, e o pistão realiza a compressão.
Compressor Alternativo: Esse dispositivo é composto por uma biela e por um eixo de manivela, que converte o movimento rotativo de um eixo em um movimento translacional de um pistão. Seu funcionamento esta associado as válvulas, ou seja, a abertura e o fechamento das válvulas. Quando a pressão na tubulação de sucção supera a pressão interna do cilindro, acontece a abertura do obturador da válvula de sucção, caso isso não ocorra ela permanece fechada. Na etapa de admissão, em decorrência ao movimento de descida do pistão, ocorre
uma depressão no interior do cilindro, ocorrendo assim a abertura da válvula de sucção. Quando o pistão começa a subir, a válvula de sucção se fecha, e o gás é comprimido até que a pressão interna do cilindro seja suficiente para promover a abertura da válvula de descarga. A etapa seguinte ocorre quando a válvula de descarga se abre, fazendo com que o gás do interior do cilindro seja expelido. Quando as válvulas bloqueadas e o pistão se movimentam em sentido inverso ao do cabeçote, temos a chamada etapa de expansão. 
Compressores rotativos de palhetas: esse compressor possui um rotor, ou tambor, central que gira excentricamente em relação à carcaça. O rotor possui rasgos radiais em todo seu comprimento e neles estão localizados as palhetas retangulares. Quando o rotor gira, as palhetas se deslocam radialmente sob a ação da
força centrífuga. O gás penetra pela abertura de sucção, ocupando os espaços entre as palhetas, formando múltiplas câmaras de compressão. Esses espaços entre as palhetas vão comprimindo o gás. 
Compressor rotativo deparafuso: Esse tipo de compressor contém dois rotores paralelos que giram em sentido contrário. Essas engrenagens estão montadas em rolamentos para mantê-las fixadas na carcaça. O gás penetra pela abertura de sucção e ocupa os intervalos entre os filetes dos rotores. Quando ocorre o encaixe entre os dois rotores gás fica encerrado entre o rotor e as paredes da carcaça, a rotação faz com que o filete se desloque para a frente, comprimindo assim o gás. 
Compressor rotativo de lóbulos: composto por dois rotores que giram alternadamente, mantendo uma folga muito pequena entre si. O gás penetra pela abertura de sucção e ocupa a câmara de compressão, quando é conduzido até a abertura de descarga pelos rotores. Porém não possui compressão interna. Com o movimento dos rotores, acontece o deslocamento do gás de uma região de baixa pressão para uma de alta pressão. Esse compressor é pouco usado industrialmente, mas é um equipamento definido pela ausência das válvulas de sucção e descarga, pelo baixo ruído e vibração e por ser leve e compacto, com alta confiabilidade. 
Compressor dinâmico: Os compressores dinâmicos também são chamados de compressores cinéticos ou turbo compressores. Possuem dois elementos principais chamados de impelidor e difusor, trabalham de acordo com o fluxo e são utilizados para o fornecimento de grandes vazões. Nos dois tipos de compressores dinâmicos existentes o axial e o radial o ar é colocado em movimento por uma ou mais turbinas. 
Compressor dinâmico radial: O gás é aspirado continuamente pela abertura central do impelidor e, depois, é descarregado, iniciando uma trajetória em forma de espiral através do espaço que envolve o impelidor. Esse espaço é chamado de difusor radial ou difusor em anel. Em deslocamento, o gás é recolhido em uma caixa espiral denominada voluta e conduzido à descarga do compressor. Esse tipo de compressor não consegue realizar grandes elevações de pressão, são geralmente utilizados em processos industriais de múltiplos estágios. 
Compressores dinâmicos axiais: Os compressores axiais são dotados de um tambor rotativo onde são dispostas séries de palhetas em arranjos circulares igualmente espaçados. Quando o rotor é posicionado na máquina, essas rodas de palhetas ficam intercaladas por arranjos semelhantes fixados de modo circunferencial ao longo da carcaça. Cada par formado por um conjunto de palhetas móveis e por outro de palhetas fixas formando um estágio de compressão. As palhetas móveis acarretam ganhos de velocidade e entalpia do escoamento, já as palhetas fixas produzem uma deflexão no escoamento. 
2) Na página 39, após fazer a leitura, tomando por base o tema “Fatores que influenciam o desempenho dos compressores”; indique qual a melhor escolha de compressor para as seguintes necessidades: Vazão de sucção = 21 m³/s e Pressão de descarga = 2,2.107Pa.
A melhor escolha é o compressor Deslocamento positivo do tipo Rotativo. 
3) Aproveite agora e responda as questões da página 41.
1) D
2) B
3) E
4) C
5) A
4) Leia as páginas 44 a 48 e identifique as principais diferenças entre os compressores de palhetas, lóbulos e parafuso.
O compressor de palhetas possui um rotor colo-cado excentricamente em relação a uma carcaça. Ao longo de seu comprimento o rotor apresenta rasgos em sentido radial e, nesses rasgos, estão inseridas as palhetas retangulares. Quando o rotor está em funcionamento, ocorre a ação da força centrífuga, fazendo com que as palhetas sejam impelidas para fora, mas sem perder o contato com a carcaça. Assim, temos a vedação do sistema. O fluido de trabalho entra pela abertura de sucção e ocupa os espaços definidos entre as palhetas. Devido à excentricidade do rotor e à posição das aberturas de sucção e descarga, conforme o rotor gira, os volumes entre as palhetas vão diminuindo, o que provoca a compressão progressiva do gás. Pela saída, é realizada a descarga do gás. É recomendável que esse tipo de compressor trabalhe com uma relação de compressão mais próxima possível de seu valor interno.
Compressor de parafuso: Esse tipo de compressor contém dois rotores paralelos que giram em sentido contrário. Essas engrenagens estão montadas em rolamentos para mantê-las fixas na carcaça. O processo de engrenagem entre os rotores pode acontecer por meio dos próprios parafusos, no caso dos compressores lubrificados, ou, então, por meio de rodas dentadas, para os compressores isentos de lubrificação, usados quando o ar comprimido, sem contaminação de óleo, faz-se necessário. A conexão do compressor com o sistema ocorre por meio das aberturas de sucção e descarga. O gás penetra pela abertura de sucção e ocupa os intervalos entre os filetes dos rotores. A partir do momento em que há o encaixe dos dois rotores, formando um filete, o gás nele contido fica encerrado entre o rotor e as paredes da carcaça. A rotação faz com que o filete se desloque para a frente, reduzindo o espaço disponível para o gás e provocando a sua compressão 
Compressor de lóbulos: Esse compressor é composto por dois rotores que giram alternadamente, mantendo uma folga muito pequena entre si. Os lóbulos percorrem a superfície interna do compressor de forma simultânea. O gás penetra pela abertura de sucção e ocupa a câmara de compressão, sendo conduzido até a abertura de descarga pelos rotores. O compressor de lóbulos, embora seja classificado como de deslocamento positivo, não possui compressão interna. Os rotores apenas deslocam o gás de uma região de baixa pressão para uma região de alta pressão. O compressor de lóbulos é um exemplo típico de um soprador.
5) Agora leia da página 49 até a 52 e responda as questões propostas nas páginas 52 e 53.
1) D
2) B
3) E
4) A
5) C
6) Pesquise o tipo de compressor mais utilizado industrialmente e busque um vídeo que mostre o seu funcionamento interno. Salve no seu material de estudo.
COMPRESSOR PARAFUSO 
https://www.youtube.com/watch?v=CGiFuZEwdJs