BOMBAS E TURBINAS [Salvo Automaticamente]

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MECÂNICA DOS FLUÍDOS
ACADÊMICOS:
¡ Alax Jonnys S. da Silva – 27021130
¡ Airton Sousa da Silva – 04036891
¡ Douglas Ferreira dos Santos – 27021129
¡ Iracelmo Luis Machado Lemos Júnior – 04035660
¡ Priscila de Sousa Carvalho - 04032407
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BOMBAS E TURBINAS
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MÁQUINAS HIDRÁULICAS
É uma máquina através do qual escoa água, e que tem a finalidade de trocar energia hidráulica, do
escoamento, em energia mecânica, fornecida ou cedida por outra máquina.
O escoamento flui continuamente e opera transformações do tipo:
§ Bomba hidráulica: máquina hidráulica que recebe energia de outra máquina (ex: motor).
§ Máquina hidráulica motriz ou turbina: máquina hidráulica que fornece energia mecânica para ser transformada em energia 
elétrica.
Emecânica ⇔ Ecinética ⇔ Epressão. 
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BOMBAS HIDRÁULICAS
Recebem energia mecânica geralmente fornecida por outra máquina motriz e transformam-na em
energia hidráulica, sob a forma de energia potencial de pressão e cinética.
As bombas hidráulicas são classificadas de acordo com o mecanismo de transferência de energia em: 
¡ Dinâmica ou centrifugas;
¡ Alternativas ou volumétricas;
¡ Bombas Especiais.
A transferência de energia pode se dar por:
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Emecânica ⇒ Ecinética ⇒ Epressão 
Emecânica ⇒ Epressão 
 
As bombas centrifugas radiais se caracterizam basicamente por possuírem um órgão giratório, o 
rotor, dotado de pás ou hélices no qual o fluido entra em seu centro e é expelido pela periferia do rotor.
O funcionamento da bomba centrifuga depende basicamente de duas partes fundamentais:
¡ Rotor ou Impelidor: é onde o liquido é impulsionado pelas pás ou hélices;
¡ Carcaça: é onde os demais componentes são envolvidos ou agrupados.
O processo de bombeamento exige que a carcaça esteja completamente cheia e o rotor submerso no 
liquido.
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BOMBAS DINÂMICAS OU CENTRIFUGAS
BOMBAS DINÂMICAS OU CENTRIFUGAS
As vantagens apresentadas pelas bombas centrifugas radiais faz com que sejam bastante utilizadas
para elevação de fluidos por serem baratas, econômicas do ponto de vista elétrico, um princípio de
funcionamento simples que facilita a sua manutenção e instalação.
As características das bombas é que classificam ou diferencia uma bomba da outra. Abaixo serão
citadas as mais importantes características, onde se destacam:
¡ O tipo de rotor;
¡ A quantidade de rotores;
¡ O tipo de carcaça;
¡ A posição do eixo.
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BOMBAS DINÂMICAS OU CENTRIFUGAS
¡ Afim de facilitar o aprendizado, daremos foco as bombas que se caracterizam quanto ao número de
rotores
¡ Quanto a quantidade de rotores, podem ser:
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Dinâmicas
Simples ou unico rotor
Multiestágios ou multiplos rotores
BOMBAS DE SIMPLES ESTÁGIOS 
As bombas de simples estágio são aquelas conhecidas como bombas radiais puras, em função de terem
apenas um rotor.
Podem ser utilizadas para elevar o fluido a pequenas e medias alturas, e são muito usadas devido ao
baixo consumo elétrico e manutenção relativamente barata.
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BOMBAS DE MÚLTIPLOS ESTÁGIOS
As bombas de múltiplos estágios possuem mais de um rotor e pode ser aplicada para atingir alturas
superiores as que as radiais puras não alcançam. Possuem seus rotores fixados sequencialmente no mesmo
eixo, porem em compartimentos diferentes.
A altura de elevação do fluido se deve pelo fato do liquido ser expelido de um rotor a outro, aumentando
assim a altura de descarga. Devido a esse princípio de funcionamento, as bombas de múltiplos estágios são
utilizadas em instalações de alta pressão.
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BOMBAS DINÂMICAS OU CENTRIFUGAS
11Fig. 01.
BOMBAS DINÂMICAS OU CENTRIFUGAS
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Fig. 02 – bomba centrifuga radial
BOMBAS VOLUMÉTRICAS
Fornece determinada quantidade de fluido a cada rotação ou ciclo. A movimentação do fluido é causada
diretamente pela ação do órgão de impulsão da bomba que obriga o fluido a executar o mesmo movimento
a que esta sujeito este impulsor (êmbolo, engrenagem, lóbulos, palhetas), dá-se o nome de volumétrica
porque o fluído , de forma sucessiva, ocupa e desocupa espaços no interior da bomba com volumes
conhecidos, sendo que o movimento geral deste fluído dá-se o na mesma direção das forças a ele
transmitidas, por isso a chamamos de deslocamento positivo. As bombas volumétricas dividem-se em:
¡ Êmbolo ou alternativas ( pistão, diafragma e membrana);
¡ Rotativas (engrenagem, lóbulos, palhetas, helicoidais, fusos e parafusos).
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BOMBAS DE DESLOCAMENTO POSITIVO
Possuem uma ou mais câmaras, em cujo interior o movimento de um órgão propulsor comunica
energia de pressão ao líquido, provocando o seu escoamento (fornecem determinada quantidade de
fluido a cada rotação ou ciclo. Proporciona então as condições para que se realize o escoamento na
tubulação de aspiração até a bomba e na tubulação de recalque até o ponto de utilização.
Como nas bombas hidrostáticas a saída do fluido independe da pressão, com exceção de
perdas e vazamentos, praticamente todas as bombas necessárias para transmitir forca hidráulica em
equipamento industrial, em maquinaria de construção e em aviação são do tipo hidrostático. As
bombas hidrostáticas produzem fluxos de forma pulsativa, porém sem variação de pressão no sistema.
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BOMBAS DE DESLOCAMENTO POSITIVO
As bombas de deslocamento positivo são indicadas em casos onde se requer vazão constante 
independente de variação da carga sobre a bomba e também onde o volume deve ser medido com precisão. 
A descarga e ́ proporcional a ̀ velocidade do propulsor da bomba. 
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Fig.03. Esquema de bomba de êmbolo
BOMBA DE DESLOCAMENTO POSITIVO
Assim, por exemplo, na bomba de êmbolo aspirante-premente, representada pela Fig. (3.5), a
partícula líquida a tem a mesma trajetória retilínea do ponto b do pistão, exceto nos trechos de
concordância inicial e final 0-c e c-1. Na bomba de engrenagem (Fig. 3.6), a partícula líquida a tem
aproximadamente a mesma trajetória circular que a do ponto b do dente da engrenagem, exceto nos
trechos de concordância na entrada e na saída do corpo da bomba.
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Fig.04. Esquema de bomba rotativa de engrenagem
BOMBAS DE DESLOCAMENTO POSITIVAS
¡ As bombas de deslocamento positivos podem ser:
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¡ Nas bombas volumógenas existe uma relação constante entre a descarga e a velocidade do órgão
propulsor da bomba.
¡ Nas bombas alternativas, o líquido recebe a ação das forças diretamente de um pistão ou êmbolo (pistão
alongado) ou de uma membrana flexível (diafragma).
Podem ser:
¡ Simples efeito – quando apenas uma face do êmbulo atual sobre o liquido (fig.06)
¡ Duplo efeito – quando as duas faces atuam.
Chama-se ainda:
¡ simplex – quando existe penas uma câmara com pistão ou êmbulo.
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¡ Duplex – quando são dois os pistões ou êmbulos.
¡ Triplex – quando são três os pistões ou embulos.
¡ Multiplex – quando são quatro ou mais pistões ou êmbulos.
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Fig.06. Bomba de êmbulo Simples efeito
Nas bombas rotativas, o líquido recebe a ação de forças provenientes de uma ou mais peças dotadas de
movimento de rotação que, comunicando energia de pressão, provocam seu escoamento. A ação das forças se faz
segundo a direção que é praticamente a do próprio movimento de escoamento do líquido. A descarga e a pressão
do líquido bombeado sofrem pequenas variações quando a rotação é constante. Podem ser de um ou mais rotores.
As bombas alternativas e rotativas são usadas para pressões elevadas e descargas relativamente pequenas,
conforme se pode observar na Fig. ().
Existe uma grande variedade de tipos de bombas volumógenas, entre as quais as indicadas na Fig. (8). 
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Fig.07. Campo de emprego das bombas
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Figura 08 – exemplos de bombas de deslocamento 
positivo. (a) Bomba de êmbolo; (b) Bomba de 
engrenagens; (c) Bomba helicoidal; (d) Bomba de 
palhetas; (e) Bomba de lóbulos triplos;
(f) Bomba de pistão duplo circunferencial; (g) Bomba de 
tubo flexível ou de rolete. 
BOMBA DE ENGRENAGEM
A bomba de engrenagem consiste basicamente de uma carcaça com orifícios de entrada e de saída, e de 
um mecanismo de bombeamentocomposto de duas engrenagens. 
Uma das engrenagens, a engrenagem motora, e ́ ligada a um eixo que e ́ conectado a um elemento 
acionador principal. A outra engrenagem e ́ a engrenagem movida. 
No lado da entrada, os dentes das engrenagens desengrenam, o fluido entra na bomba, sendo 
conduzido pelo espaço existente entre os dentes e a carcaça, para o lado da saída onde os dentes das 
engrenagens engrenam e forçam o fluido para fora do sistema. 
Uma vedação positiva neste tipo de bomba e ́ realizada entre os dentes e a carcaça, e entre os próprios 
dentes de engrenamento. As bombas de engrenagem têm geralmente um projeto não compensado. 
A bomba de engrenagem que foi descrita acima e ́ uma bomba de engrenagem externa, isto e ́, ambas as 
engrenagens têm dentes em suas circunferenciais externas, conforme apresentado na Fig. (9). 
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Fig. 09 . Exemplo de uma bomba de engrenagem externa.
BOMBA DE ENGRENAGEM
¡ Vantagem:
(1) Eficiente, projeto simples;
(2) Excepcionalmente compacta e leve para sua capacidade;
(3) Eficiente a ̀ alta pressão de operação;
(4) Resistente aos efeitos de cavitação;
(5) Alta tolerância à contaminação dos sistemas;
(6) Resistente em operações a ̀ baixas temperaturas;
(7) Construída com mancal de apoio no eixo;
(8) Compatibilidade com vários fluidos.
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TURBINAS HIDRÁULICAS
Turbinas hidráulicas são equipamentos projetados para transformar forca e pressão da água em energia elétrica.
Existem diversos tipos de Turbina, os principais são:
Turbinas Francis, Turbinas Pelton e Turbinas Kaplan. Esses três modelos e suas variações, podem ser aplicados a
praticamente todos os cenários.
Existem duas classificações para turbinas hidráulicas:
¡ Turbinas de Impulso 
¡ Turbinas de Reação.
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TURBINAS DE IMPULSO
Transformam energia cinética em energia elétrica, a pressão constante, normalmente a pressão
atmosférica.
Como exemplo de Turbinas de ação ou de impulso temos a Turbina Pelton ou a Roda de Pelton.
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TURBINAS PELTON
Maquina de ação, ou de impulso, escoamento tangencial.
Opera em altas quedas (maiores de 300 m) e baixas vazões.
Podem ser de (01) janto, (02) jatos, (04) jatos, (05) jatos e seis (06) jatos.
O controle de vazão é realizado na agulha e injetor.
TURBINAS PELTON
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Fig. 10. turbina Pelton de dois (02) jatos e eixo horizontal
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Fig. 11. turbina Pelton com seis jatos.
¡ A roda Pelton é constituída de um rotor de pás igualmente espaçadas pela sua periferia. As pás são de 
formato especial para receber um jato d’água e defleti-lo a 180˚.
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Fig.12. Roda Pelton de 60.000 cv, para um desnível de 320m.
TURBINA A REAÇÃO
A água tem a pressão variando desde a entrada da turbina ate ́ a saída, havendo a seguinte conversão de
energia:
Podem ser de dois tipos:
- AXIAL: fluxo da água e ́ paralelo ao eixo do rotor.
- MISTA: fluxo na entrada do rotor e ́ radial e após interagir com ele sofre um desvio e passa a ser axial na
saída.
Exemplo de turbinas de reação: Turbinas Francis, Turbinas Hélice, Bulbo e Kaplan.
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Ecinética ⇒ Epressão ⇒ Emecânica 
 
TURBINA FRANCIS
Máquinas de reação do tipo misto. 
¡ Podem ser utilizadas em desníveis desde 20 m até 600 m e médias vazões 
¡ O controle da vazão é realizado no distribuidor ou sistema de pás móveis
. 
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Fig.13. Partes principais da Turbina Francis. 
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fig.14. rotor Francis, de alta potencia, para desníveis médio.
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Fig.15. Rotores Francis lento, normal e rápido.
TURBINAS HÉLICE, BULBO E KAPLAN
¡ Operam grandes vazões e baixas quedas.
¡ Turbinas do tipo hélice: máquinas com pás fixas.
¡ Turbinas do tipo Kaplan: pás móveis, posicionadas para o melhor rendimento.
¡ Turbinas do tipo Bulbo: integra a turbina e o gerador em um só invólucro.
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TURBINAS HÉLICE, BULBO E KAPLAN
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Fig. 16. Rotor Kaplan, com as pás em ângulo de 30˚
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Bombeando 0,20 !!/s de agua através de uma tubulação de 0,30 m de diâmetro, 
de um reservatório aberto cujo nível d’agua mantido constante está na cota de 
570,00m. a tubulação passa por um ponto alto na cota 590,00m. Calcule a 
potência necessária para á bomba, com rendimento de 75%, para manter no 
ponto alto da tubulação uma pressão disponível de156kN/!", sabendo que, 
entre o reservatório e o ponto alta, a perda de carga é igual a 8,0m. 
Dados: 
Q:0,20!!/s; D: 0,2m; Pc:157kN/m^2; n:0,75; 
PC/!= !"#$,& 	 => 16 htotal=8,0 
Energia: 
Vc= #$%&! = 
#∗(,"(
!,*#∗(,!(! = 2,83m/s 
	,-!
". = 2,83"/19,6 = 0,408m 
Altura manométrica: 
H= (d1-d2) + (Hi-Hf) + (/&0 + 
,&!
"1 ) 
H= (590-570) + (8,0) + (16+0,408) => H= 44,40m 
Potencial da bomba 
Pot= '∗)∗*+ = 
$,&∗,,-,∗..,.,
,,/" = 116,03kw 
 
 
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Determine a potência hidráulica de uma turbina de ação (T. Pelton) sendo: 
Dados :Vazão: 0,20 !!/s, 
Pressão no manômetro da entrada: 555 mCA, 
Diâmetro externo do injetor na seção de medida de pressão: 40 cm, 
Diâmetro interno do injetor na seção de medida de pressão: 20 cm 
Correção de instalação do manômetro: desprezível. 
 
A= !(#
!"#$	%	#!%&$)
' = 
!((,'!%	(,*!)
' = 0,0942 !
" 
 
Vazão = Velocidade x Área, logo vazão/área= velocidade 
 
v=	+, = 
(,*(
(,(-'* = 2,12 m/s 
 
H=	'( + a + 
)!
*+ => H= 555+
*,-*!
*.-/ => H = 555,2 m 
 
Ph = ph * Q * g. 
 
Ph = 555,2 * 0,20 * 9,8 
 
Ph= 1086 kw 
 
REFERENCIAS BIOGRÁFICAS.
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