teorico4 (1)

Prévia do material em texto

Sistemas 
Fluidos Mecânico
Material Teórico
Responsável pelo Conteúdo:
Prof.ª Me. Luciana Borin de Oliveira
Revisão Textual:
Prof.ª Me. Natalia Conti
Bombas e Motores
• Movimentação de Fluidos;
• Especificação de Bombas.
• Conhecer e avaliar Bombas e motores.
OBJETIVO DE APRENDIZADO
Bombas e Motores
Orientações de estudo
Para que o conteúdo desta Disciplina seja bem 
aproveitado e haja maior aplicabilidade na sua 
formação acadêmica e atuação profissional, siga 
algumas recomendações básicas: 
Assim:
Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte 
da sua rotina. Por exemplo, você poderá determinar um dia e 
horário fixos como seu “momento do estudo”;
Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar; lembre-se de que uma 
alimentação saudável pode proporcionar melhor aproveitamento do estudo;
No material de cada Unidade, há leituras indicadas e, entre elas, artigos científicos, livros, vídeos 
e sites para aprofundar os conhecimentos adquiridos ao longo da Unidade. Além disso, você tam-
bém encontrará sugestões de conteúdo extra no item Material Complementar, que ampliarão sua 
interpretação e auxiliarão no pleno entendimento dos temas abordados;
Após o contato com o conteúdo proposto, participe dos debates mediados em fóruns de discus-
são, pois irão auxiliar a verificar o quanto você absorveu de conhecimento, além de propiciar o 
contato com seus colegas e tutores, o que se apresenta como rico espaço de troca de ideias e de 
aprendizagem.
Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte 
Mantenha o foco! 
Evite se distrair com 
as redes sociais.
Mantenha o foco! 
Evite se distrair com 
as redes sociais.
Determine um 
horário fixo 
para estudar.
Aproveite as 
indicações 
de Material 
Complementar.
Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar; lembre-se de que uma 
Não se esqueça 
de se alimentar 
e de se manter 
hidratado.
Aproveite as 
Conserve seu 
material e local de 
estudos sempre 
organizados.
Procure manter 
contato com seus 
colegas e tutores 
para trocar ideias! 
Isso amplia a 
aprendizagem.
Seja original! 
Nunca plagie 
trabalhos.
UNIDADE Bombas e Motores
Movimentação de Fluidos
A movimentação de um fluido está associada a dois fatores:
• o caminho por onde o fluido passará;
• um sistema que garanta energia para que o fluido percorra seu caminho.
Figura 1
Fonte: Wikimedia Commons
O caminho que o fluido irá percorrer será delimitado por uma tubulação que 
pode conter tubos, válvulas, conexões e cotovelos.
As tubulações industriais são conjuntos de acessórios e tubos utilizados no pro-
cesso industrial para distribuição e transporte de fluidos como gases, óleos, vapo-
res, ar comprimido e insumos em geral. No caso dos tubos, os mais utilizados são 
constituídos de materiais ferrosos, como o tubo de aço carbono.
Figura 2
Fonte: Getty Images
8
9
Os tubos podem ser concebidos de materiais metálicos e não metálicos:
• No caso dos metálicos, temos os ferrosos como aços e ferros e suas ligas, e os 
não ferrosos como cobre, níquel, alumínio e suas ligas; 
Figura 3
Fonte: Getty Images
• No caso dos não metálicos, temos os materiais plásticos, vidros, cerâmicas, 
barro, concreto e borrachas.
Figura 4
Fonte: Reprodução
As tubulações industriais se apresentam com duas finalidades definidas:
• as tubulações de processos, utilidades, instrumentação e drenagem, as que 
ficam no interior da instalação; 
• as tubulações de transporte e distribuição, as que ficam na parte externa
da instalação.
9
UNIDADE Bombas e Motores
Falando de cada um deles...
Os TUBOS são dutos fechados, geralmente de secção circular, destinados ao 
transporte de fluidos com parametrização pelo diâmetro externo que apresenta. 
A nomenclatura usual apresenta tubos como conduto rígido e mangueiras e mango-
tes como condutos flexíveis. Os tubos sem costura são produzidos por laminação, 
extrusão ou fundição, e os tubos com costura por solda.
Figura 5
Fonte: Getty Images
NBR 6493/1993 Cores de tubulação
Saiba quais são as cores usadas na identificação das tubulações. Com um resu-
mo com imagens para facilitar o aprendizado, você vai aprender de uma vez por 
todas. São adotadas as seguintes cores básicas na pintura das tubulações, aplicadas 
em toda a sua extensão, ou na seção média das faixas, quando divididas conforme 
o estabelecido em 4.2.2:
• alaranjado-segurança: produtos químicos não gasosos;
• amarelo-segurança: gases não liquefeitos;
• azul-segurança: ar comprimido;
• branco: vapor;
• cinza-claro: vácuo;
• cinza-escuro: eletroduto;
• cor-de-alumínio: gases liquefeitos, inflamáveis e combustíveis de baixa viscosi-
dade (por exemplo: óleo Diesel, gasolina, querosene, óleo lubrificante, solventes);
• marrom-canalização: materiais fragmentados (minérios), petróleo bruto;
10
11
• preto: inflamáveis e combustíveis de alta viscosidade (por exemplo: óleo com-
bustível, asfalto, alcatrão, piche);
• verde-emblema: água, exceto a destinada a combater incêndio;
• vermelho-segurança: água e outras substâncias destinadas a combater incêndio.
As faixas de identificação das tubulações devem ter a largura de 40 cm.
Vermelho
Serve para identi�car 
água e substâncias de 
combate a incêndio.
Amarelo
Serve para canalização 
de gases não liquefeitos.
Azul
Serve para identi�car 
canalização de Ar 
comprimido.
Laranja
Serve para canalização
de produtos químicos
não gasosos.
Verde
Serve para identi�car 
água, exceto a combater 
incêndio.
Marrom
Serve para canalização
de materiais não 
fragmentados (minérios).
Preto
Óleo lubri�cante, 
in�amáveis, combustiveis 
de alta viscosidade etc.
Alumínio
Serve para canalização
de in�amáveis, gasolina 
querosene, solvente etc.
Cinza Platina
Vácuo.
Branco
Vapor.
Cinza Médio
Eletrodutos.
Figura 6 – Cores para identifi cação de tubulações
As VÁLVULAS são acessórios utilizados para regulagem de fluxo de fluidos, 
controlando entrada e saída nas tubulações industriais para controlar seu pleno 
11
UNIDADE Bombas e Motores
funcionamento. Existem diversos tipos de válvulas para funções, como válvula es-
fera para controle de fluxo em aplicações corrosivas; válvula borboleta para iso-
lamento total da passagem de fluxos com bom desempenho em equipamentos 
de combate a incêndio; válvula agulha, empregada na indústria aeroespacial para 
controle de instrumentação e resfriamento na geração de energia; válvula globo, 
utilizada para controle de fluxo de fluidos viscosos como óleos; válvulas gaveta para 
instalações sanitárias; válvula pistão, que impede contrafluxos; válvulas solenoides, 
aplicadas na alimentação de sistemas hidráulicos e fluidos pneumáticos; válvula 
injetora nos sistemas de injeção de combustível; válvula de pé, muito utilizada para 
fluidos químicos; válvula de ar, que controla com maior precisão a entrada de ar, 
proporcionando melhor fluidez da agua; válvula de bloqueio, que obstrui e controla 
escoamento de todos os tipos de fluidos; são alguns exemplos deste importante 
acessório e algumas de suas aplicações.
Figura 7
Fonte: Reprodução
As CONEXÕES de tubulação industrial devem apresentar composição do mes-
mo material utilizado nas tubulações para garantir segurança e compatibilidade na 
condução e transferência dos fluidos. As conexões são classificadas de acordo com 
sua utilização na instalação industrial: para fazer mudanças de direção na tubulação 
usamos curvas e joelhos; para derivações em tubulações, utilizamos tês, cruzetas, 
colares e derivações; para ligar tubos entre si, usamos luvas, flanges e uniões; para 
mudanças de diâmetro nas tubulações temos as reduções; e para fechar as extremi-
dades do tubo, temos tampões e bujões.
Conexões hidráulicas: http://bit.ly/2B1n9eB
Ex
pl
or
O sistema que fornecerá energia para que o fluido percorra seu caminho pela 
tubulação é conhecido como bomba. No dimensionamento do sistema que fará o 
12
13
transporte dos fluidos é necessário levar em consideração todos os componentes que 
fazem parte do caminhoe a capacidade da bomba. Podemos definir Bombas como 
equipamentos que recebem trabalho mecânico realizado por uma máquina (fonte 
elétrica ou combustão) e transferem para o fluido que realizará trabalho na tubulação.
A transferência de energia ocorre pelas interações entre elementos do equipa-
mento e o fluido, seguindo normas de escoamento e forças observadas na superfí-
cie do sólido de contato e o fluido. O princípio do funcionamento de bombas que 
operam com líquidos e gases é o mesmo, a diferença está no comportamento dos 
líquidos ou gases que farão o trajeto pelas tubulações.
Bombas hidráulicas: http://bit.ly/2VkCccj
Ex
pl
or
Cavitação é importante em líquidos e desprezível em gases.
A cavitação é um fenômeno físico, assim como a abrasão, diferente do fenômeno 
químico da corrosão, que acontece em bombas de água e óleo, turbinas e pistões de 
automóveis. Em linhas gerais, as bolhas de vapor formadas durante o escoamento 
implodem e colapsam as superfícies, impactando e podendo provocar trincas, des-
colamento, erosão, causando graves problemas aos rotores.
Figura 8
Fonte: institutodeengenharia.org
Importante!
Compressibilidade é importante em bombas que operam com gases e desprezível 
em líquidos.
Importante!
Os materiais sólidos, líquidos ou gasosos são compressíveis, sendo que em de-
terminadas situações, a compressibilidade pode ser desprezível. Um fluido líquido 
bombeado é considerado incompressível, pois mantém seu volume específico cons-
tante. No caso de um fluido como ar, a relação de compressão deve ser levada em 
consideração no momento da escolha de uma bomba, pois dependendo da relação 
de compressão ele pode ser considerado compressível ou incompressível.
13
UNIDADE Bombas e Motores
Figura 9
A Bomba é um dispositivo que garante a movimentação de fluidos e se apresen-
ta de diversas formas e modos de funcionamento.
A forma como a bomba transfere a energia para o fluido classifica as bombas em:
• Bombas de deslocamento positivo ou estáticas, em que o aumento da energia 
do fluido é obtido por meio do deslocamento de um volume determinado;
• Bombas dinâmicas ou turbomáquinas dotadas de dispositivos que aumentam a 
energia do fluido baseado na transferência de movimento pela interação entre 
fluido e superficie sólida.
As bombas de deslocamento positivo ou estáticas apresentam uma ou diversas 
câmaras que comunicam a energia de pressão ao fluido, levando ao seu desloca-
mento, podem ser alternativas ou rotativas. Nas Bombas de deslocamento positivo 
ou estáticas alternativas, o volume do fluido deslocado é proporcional à velocidade, 
cada golpe do pistão representa um volume fixo do fluido resultando num escoa-
mento intermitente. Podemos dizer que a taxa de fornecimento do fluido é função 
do volume deslocado pelo pistão no cilindro e número de golpes do cilindro por 
unidade de tempo. Este tipo de bomba apresenta fluxo pulsante, pequena capaci-
dade, sendo utilizado para vazões moderadas. Sua grande vantagem é operar com 
fluidos voláteis e viscosos, podendo produzir grande pressão. As desvantagens são 
ter baixa velocidade, pequena capacidade e maior tendência de manutenção.
Nas Bombas de deslocamento positivo ou estáticas rotativas, acontece o es-
coamento contínuo, pois o rotor provoca uma pressão reduzida na entrada, pos-
sibilitando a incursão do fluido na bomba pelo efeito da pressão externa, este é 
bombeado dentre a engrenagem e a vazão é proporcional ao espaço disponível e a 
velocidade das engrenagens. Grande utilização em indústrias de alimentos, eficien-
tes para fluidos viscosos e tintas operando em faixas de pressão moderada.
Bomba de Deslocamento Positivo: http://bit.ly/35cGpU7
Ex
pl
or
14
15
As bombas dinâmicas ou turbomáquinas caracterizam-se pela presença de ele-
mento rotatório que exerce força sobre o fluido, causando sua aceleração pela 
transferência de quantidade de movimento; podem ser axiais, helicoidais ou radiais 
ou centrifugas puras.
As bombas dinâmicas ou turbomáquinas axiais agem de acordo com a teoria do 
vórtice forçado, trazendo uma trajetória de partícula de fluido de início paralela e 
depois como hélice cilíndrica. As bombas dinâmicas ou turbomáquinas helicoidais 
ou radiais apresentam pás com dupla curvatura, trazendo uma trajetória de partícula 
tipo hélice cônica e reversa. As bombas dinâmicas ou turbomáquinas centrífugas são 
classificadas de acordo com o número de rotores utilizados e a trajetória do fluido.
Figura 10
Fonte: Getty Images
Especificação de Bombas
As bombas são escolhidas de acordo com o sistema a ser alimentado, e desta 
forma, algumas especificações são avaliadas como capacidade de pressão máxima 
de operação e deslocamento.
Outros pontos a serem avaliados para o bom funcionamento do sistema são:
• altura de recalque;
• altura de sucção;
• altura manométrica total;
• vazão;
• tubulação.
15
UNIDADE Bombas e Motores
A saber:
• A altura de recalque é a altura em metros entre o bocal de sucção da bomba e 
o ponto de maior elevação do fluido;
• A altura de sucção é a altura em metros entre o nível de captação e o bocal de 
sucção da bomba;
• A altura manométrica total é a altura total exigida pelo sistema, em que a bom-
ba deverá ceder energia ao fluido para vencer.
Saneamento Básico: http://bit.ly/2Ipx4yz
Ex
pl
or
A vazão por definição é o volume de determinado fluido que passa por uma 
determinada seção de conduto livre como um rio ou forçado como uma tubulação 
por unidade de tempo, ou seja, a vazão é relacionada à velocidade com que o fluido 
escoa, também conhecida por taxa de escoamento ou fluxo volumétrico. A unidade 
básica de medida de vazão é m3/s.
16
17
Material Complementar
Indicações para saber mais sobre os assuntos abordados nesta Unidade:
 Livros
Construção e avaliação de carneiros hidráulicos
BORZI, N. R. G.; DO PRADO, G. Construção e avaliação de carneiros hidráulicos. 
Revista Brasileira de Agricultura Irrigada-RBAI, v. 12, n. 5, p. 2954–2963, 2018. 
A importância dos fenômenos de transportes para a engenharia e sua aplicabilidade
DA SILVA, L. M. V. et. al. A importância dos fenômenos de transportes para 
a engenharia e sua aplicabilidade. Caderno de Graduação – Ciências Exatas e 
Tecnológicas – UNIT- ALAGOAS, v. 5, n. 1, p. 229, 2018. 
Avaliação da eficiência energética de uma bomba hidráulica utilizada em uma plataforma de descarga de grãos
FIGUEIREDO, J. L. F. de et. al. Avaliação da eficiência energética de uma bomba 
hidráulica utilizada em uma plataforma de descarga de grãos. 2018.
Sistema sequencial pneumático distribuidor de peças por tratamento de imagem
MARTINS, A. C. V.; RODRIGUES, M. S. Sistema sequencial pneumático 
distribuidor de peças por tratamento de imagem. 2018.
17
UNIDADE Bombas e Motores
Referências
AZEVEDO NETTO, J. M. Manual de hidráulica. 8. ed. São Paulo: Edgard 
Blucher, 2009.
BAPTISTA, M.; LARA, M. Fundamentos de engenharia hidráulica. 3. ed. rev. e 
ampl. Belo Horizonte: UFMG, 2010.
BISTAFA, S. R. Mecânica dos fluidos: noções e aplicações. São Paulo: Blucher, 2012.
BRUNETTI, F. Mecânica dos fluidos. 2. ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2009.
FERREIRA, J. Apostila de Bombas e sistemas de bombeamento. Rio de 
Janeiro, 2017.
FERREIRA, J. Apostila de sistema de ventilação mecânica, sistema de ar 
comprimido e sistema óleo-hidráulica e pneumática. Rio de Janeiro, 2017.
FOX, R. W.; McDONALD, A. T.; PRTICHARD P. J. Introdução à mecânica dos 
fluidos. 8. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2014.
MACINTYRE, A. J. Instalações hidráulicas: prediais e industriais. 4. ed. Rio de 
Janeiro: LTC, 2015.
SANTOS, S. L. Bombas e instalações hidráulicas. São Paulo: LCTE, 2007.
SOUZA, Z. Projeto de máquinas de fluxo: bombas hidráulicas com rotores radiais 
e axiais. Rio de Janeiro: Interciência, 2011.
18