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Medição de Pressão 𝑃 = 𝐹 𝐴 1- Conceitos Fonte: FIALHO, Arivelto Bustamante. Instrumentação industrial: conceitos, aplicações e análises. Saraiva Educação SA, 2017. Conceitua-se pressão como a força perpendicular e uniformemente distribuída sobre uma superfície plana de área unitária e costuma-se ser representada pelas unidades: psi (libra/polegada quadrada), bar, atmosfera, pascal e etc. No Sistema Internacional tem-se: Pa =N/m² F: força em [ N ] A: área em [ m²] P: pressão [Pa] A pressão pode ser medida em termos absolutos ou diferenciais, portanto existindo a: - Pressão Absoluta. - Pressão Manométrica. - Pressão Diferencial. 1.1- Pressão Absoluta Fonte: FIALHO, Arivelto Bustamante. Instrumentação industrial: conceitos, aplicações e análises. Saraiva Educação SA, 2017. A pressão absoluta é a diferença entre a pressão em um ponto particular num fluido e a pressão absoluta (zero), ou seja o vácuo completo. Também se diz que é a medida feita a partir do vácuo absoluto. Um exemplo de sensor de pressão absoluta é o barômetro (Figura 1). Neste a altura da coluna de mercúrio mede a diferença entre a pressão atmosférica local e a pressão “zero” do vácuo que existe acima da coluna de mercúrio, descontada a pressão de vapor do mercúrio (0,0002Pa a 234K). Se a pressão do vapor de mercúrio Pv for dada em milímetros de mercúrio (mmHg) e R for medido na mesma unidade, a pressão em A (PA) pode ser expressa por: PA = Pv + R (Pv) (PA) Figura 1: Barômetro. 1.2- Pressão Manométrica Fonte: FIALHO, Arivelto Bustamante. Instrumentação industrial: conceitos, aplicações e análises. Saraiva Educação SA, 2017. A pressão manométrica ou pressão relativa é a medição da pressão em relação à pressão atmosférica existente no local, podendo ser positiva ou negativa. Geralmente se coloca a letra “g” (gauge pressure) após a unidade, por exemplo: 3 psig (3psi). 1.3- Pressão Diferencial É a diferença medida entre duas pressões conhecidas, mas nenhuma delas é a pressão atmosférica ou o vácuo. Exemplo: 5kgf/cm² ABS ou 5kgf/cm² A → Pressão Absoluta 8 kgf/cm² → Pressão Relativa ou Diferencial Quando se fala em uma pressão negativa, em relação à pressão atmosférica, chamamos de vácuo. Pabs = Prel + Patm Figura 2: Diagrama representativo de escalas. 1.4- Pressão Negativa ou Vácuo Fonte: FIALHO, Arivelto Bustamante. Instrumentação industrial: conceitos, aplicações e análises. Saraiva Educação SA, 2017. É quando um sistema tem pressão relativa menor que a pressão atmosférica 1.5- Pressão Estática É a pressão exercida por um liquido em repouso ou que esteja fluindo perpendicularmente à tomada de impulso, por unidade de área exercida. A tomada piezométrica exemplifica o dispositivo para medida de pressão estática em um fluido em movimento perpendicular à tomada de impulso. 1.6- Pressão Dinâmica ou Cinética É a pressão exercida por um fluido em movimento e é medida fazendo a tomada de impulso de tal forma que recebe o impacto do fluido. A pressão de estagnação é a soma das pressões estática e dinâmica, e também é conhecida como pressão total. Piezômetro: dispositivo para medir pressão (piezo em grego) que consiste em um tubo transparente com um liquido inserido na canalização para aferir a pressão. Figura 3: Tomada piezométrica para tomada de pressão estática Fonte: FIALHO, Arivelto Bustamante. Instrumentação industrial: conceitos, aplicações e análises. Saraiva Educação SA, 2017. 2- Métodos de Medição de Pressão 2.1 Medição por coluna de liquido Este consiste em um tubo em forma de U contendo um liquido de massa específica conhecida . Para medidas de pressões efetivas pequenas num liquido, sejam positivas ou negativas, o tubo deve ter a forma indicada na Figura 4a. Com este formato, o mecanismo pode permanecer em equilíbrio abaixo do ponto A, como é mostrado na figura. Figura 4a: Tubo em U para medidas de pressões efetivas pequenas A pressão pode ser medida de forma direta ou indireta. Há três métodos principais de medição de pressão, são eles: Medição por coluna de liquido; Medição de pressão de peso morto; e Medição da pressão por deformação, por tensão resultante ou por elemento elástico. PA = - . h Devido ao fato de que a pressão no menisco é nula na escala efetiva (Patm = 0) e como a pressão decresce com o aumento da cota tem -se: Menisco: superfície do liquido em um tubo de vidro em contato com o vácuo ou o ar. Esta superfície pode ser côncava ou convexa devido a tensão superficial do liquido e as forças de adesão e coesão. Fonte: FIALHO, Arivelto Bustamante. Instrumentação industrial: conceitos, aplicações e análises. Saraiva Educação SA, 2017. 2- Métodos de Medição de Pressão 2.1 Medição por coluna de liquido Para maiores pressões efetivas negativas ou positivas, é utilizado um segundo liquido de maior massa especifica, Figura 4b. Ele deve ser imiscível com o primeiro, que neste caso poderia ser um gás. PA + 1 . g. h2 – 2 . g. h1 = 0 PA → pressão em A (interior do tanque) [N/m²] g → aceleração da gravidade [m/s²] 1 e 2 → massas específicas dos fluidos [kg/m³] h1 e h2 → alturas manométricas [m] Supondo que a massa especifica e A seja 1, a equação da pressão em A pode ser escrita a partir de A ou a partir do menisco superior, percorrendo o manômetro: Em que: Figura 4b: Tubo em U para medidas de pressões efetivas maiores (uso de dois ou mais fluidos) Fonte: FIALHO, Arivelto Bustamante. Instrumentação industrial: conceitos, aplicações e análises. Saraiva Educação SA, 2017. 2- Métodos de Medição de Pressão 2.1 Medição por coluna de liquido Os manômetros diferenciais, determinam a diferença das pressões entre dois pontos A e B, quando a pressão real, em qualquer ponto do sistema, não puder ser determinada. Portanto tendo em consideração a Figura 5a, tem-se: PA – 1 . g. h1 – 2 . g. h2 + 3 . g. h3 = PB PA – PB = g.(1 . h1 + 2 . h2 – 3 . h3) Lembrando que = . g PA – PB = 1 . h1 + 2 . h2 – 3 . h3 Figura 5a: Manômetro diferenciais do tipo U invertido Fonte: FIALHO, Arivelto Bustamante. Instrumentação industrial: conceitos, aplicações e análises. Saraiva Educação SA, 2017. 2- Métodos de Medição de Pressão 2.1 Medição por coluna de liquido Para a figura 5b, tem-se: PA – PB = – 1 . h1 + 2 . h2 + 3 . h3 Figura 5b: Manômetro diferenciais do tipo U em posição normal. Em certas aplicações, é necessário levar em conta os efeitos da temperatura na massa específica (ou dos fluidos). Assim, a massa especifica em cada temperatura T pode ser determinada por: 𝜌 = 𝜌0 1 + 𝛾(𝑇 − 𝑇0) Massa especifica do fluido e função da temperatura alterada T. Coeficiente de expansão volumétrica do fluido Fonte: FIALHO, Arivelto Bustamante. Instrumentação industrial: conceitos, aplicações e análises. Saraiva Educação SA, 2017. 2- Métodos de Medição de Pressão 2.2 Manômetro de Peso Morto Esse tipo de instrumento mede a pressão desconhecida pela pressão que uma força gera quando atua numa área conhecida. 2.2.1 Principio de Funcionamento O manômetro de Peso Morto é um instrumento de zero central*, Figura 6a, em que massas calibradas são colocadas sobre a plataforma de um pistão, fazendo que ele se mova no sentido descendente até que duas marcas de referencia fiquem alinhadas. Nesse ponto, a força peso exercida pelas massas se iguala à força exercida pela pressão sobre a superfície interior do embolo. Figura 6a: Manômetro de Peso Morto. O instrumento “zero central” tem a escala com o zero entre dois valores iguais, por exemplo: 1kgf/cm² – 0 – 1kgf/cm² Fonte: FIALHO, Arivelto Bustamante. Instrumentação industrial: conceitos, aplicações e análises. Saraiva Educação SA, 2017. 2- Métodos de Medição de Pressão 2.2 Manômetro de Peso Morto Já a variante apresentada na Figura 6b é bastante utilizada em laboratório de calibragem de manômetros dos mais diversos tipos. • A força conhecida (peso padrão) é aplicada por um pistão a um fluido confinado em um pequeno reservatório. • A relação entre a força conhecidae a seção transversal do êmbolo vai gerar uma pressão hidrostática, que será transmitida ao manômetro a ser calibrado. • Dependendo da precisão dos pesos padrão e da área do pistão, é possível conseguir medidas muito precisas. • É comum encontrar instrumentos comerciais com erro menor que 0,1%. Entretanto, uma fonte de erro considerável é o atrito entre o óleo e o pistão. Assim, costuma-se girar o pistão como pesos padrão, durante a execução das medidas, para minimizar o efeito do atrito. Figura 6b: Calibrador de Peso Morto. Fonte: FIALHO, Arivelto Bustamante. Instrumentação industrial: conceitos, aplicações e análises. Saraiva Educação SA, 2017. 2- Métodos de Medição de Pressão 2.3 Medição da Pressão por Deformação, por Tensão Resultante ou por Elemento Elástico de Área Conhecida 2.3.1 Tubo de Bourdon O tubo de Bourdon sofre uma deformação, originada da compressão de um fluido em seu interior, causando-lhe uma deformação proporcional que é acusada por um ponteiro movendo-se sobre uma escala. Quanto a forma, o tubo de Bourdon pode apresentar: tipo C, helicoidal e espiral (Figura 7). A maioria dos medidores de pressão em uso atualmente na indústria funciona pelo principio da deformação. Figura 7: Tipos de tubo de Bourdon mais usuais na indústria para medição de pressão. Fonte: FIALHO, Arivelto Bustamante. Instrumentação industrial: conceitos, aplicações e análises. Saraiva Educação SA, 2017. 2- Métodos de Medição de Pressão 2.3 Medição da Pressão por Deformação, por Tensão Resultante ou por Elemento Elástico de Área Conhecida 2.3.2 Membrana ou Diafragma O medidor de pressão do tipo membrana é constituído de um material elástico (metálico ou não), fixo pela borda. Uma haste fixa no centro do disco está ligada ao mecanismo indicador que pode ser um setor dentado como nos tubos de Bourdon ou um solenoide, no caso de um medidor do tipo indutivo, Figuras 10a e 10b. Esse tipo de medidor também pode ser instrumentado com strain gauges*. *Strain Gauges (Células Extensométricas) são pequenas células extensométricas afixadas na superfície do objeto a ser aferido, formando um conjunto solidário, em que a função é converter deformações mecânicas em sinais elétricos proporcionais. Figura 10: (a) Manômetro de membrana a ponteiro. (b) Manômetro de membrana indutivo. Fonte: FIALHO, Arivelto Bustamante. Instrumentação industrial: conceitos, aplicações e análises. Saraiva Educação SA, 2017. 2- Métodos de Medição de Pressão 2.3 Medição da Pressão por Deformação, por Tensão Resultante ou por Elemento Elástico de Área Conhecida 2.3.3 Fole O medidor de pressão do tipo fole, Figura 11, consiste, basicamente, em um cilindro metálico, corrugado ou sanfonado. Quando uma pressão é aplicada no interior do fole, provoca sua distensão, e como ele tem que vencer a flexibilidade do material e a força de oposição da mola que tende a mantê-lo fechado, o deslocamento do ponteiro ligado à haste é proporcional à pressão aplicada à parte interna do fole. Figura 11: Medidor de pressão do tipo fole. Fonte: FIALHO, Arivelto Bustamante. Instrumentação industrial: conceitos, aplicações e análises. Saraiva Educação SA, 2017. 2- Métodos de Medição de Pressão 2.3 Medição da Pressão por Deformação, por Tensão Resultante ou por Elemento Elástico de Área Conhecida 2.3.4 Transdutores de Pressão por Silício Os transdutores de pressão por silício são sensores que convertem a grandeza física pressão em sinal elétrico. Em seu centro existe uma célula de medição que consiste em uma pastilha com um fino diafragma de silício acoplado, formando um “wafer”. O silício é implantado por difusão e dopado (contaminado) com arsênico, formando um semicondutor do tipo-n, no qual caminhos resistivos são formados pela implantação iônica para transferir o nível exato de força a um circuito ponte de Wheatstone de silício. Quando o transdutor é submetido a uma carga de pressão, o diafragma sofre uma deflexão, gerando variações nas resistências implantadas, de cordo com o efeito piezorresistivo. Figura 12: Sensor de silício (Fonte: Infienon Tecnologies). Fonte: FIALHO, Arivelto Bustamante. Instrumentação industrial: conceitos, aplicações e análises. Saraiva Educação SA, 2017. 2- Métodos de Medição de Pressão 2.3 Medição da Pressão por Deformação, por Tensão Resultante ou por Elemento Elástico de Área Conhecida 2.3.4 Transdutores de Pressão por Silício A espessura do diafragma, a área da superfície e o desenho geométrico dos resistores determinam a permissividade da faixa de pressão. Devido a suas características funcionais e sensibilidade, podem ser montados em tamanhos relativamente reduzidos, o que permite sua aplicação em áreas como: • Medidores de pressão sanguínea; • Sistemas de injeção eletrônica; • Sistemas de robótica; • Controle de pressão em microbombas; • Concentradores de oxigênio e respiradores; • Controladores de nível e transmissão de fluidos. Fonte: FIALHO, Arivelto Bustamante. Instrumentação industrial: conceitos, aplicações e análises. Saraiva Educação SA, 2017. 2- Métodos de Medição de Pressão 2.3 Medição da Pressão por Deformação, por Tensão Resultante ou por Elemento Elástico de Área Conhecida 2.3.4 Transdutores de Pressão por Silício A mudança de resistência causada por mudanças na geometria tem significância secundária. O efeito primário é a mudança de condutividade, dependente de esforço mecânico no cristal. Essa dependência pode ser definida pela constante de proporcionalidade: 2.3.4.1 Efeito Piezorresistivo 𝛿𝛾 𝛾 = . 𝜎 → variação da condutividade elétrica [ m/.mm²] → condutividade elétrica [ m/.mm²] → constante piezo [mm²/N] → tensão de compressão [N/mm²] Tensões de compressão e dilatação no cristal semicondutor são usadas para produzir mudanças na resistência dos piezorresistores conectados como um circuito ponte. Fonte: FIALHO, Arivelto Bustamante. Instrumentação industrial: conceitos, aplicações e análises. Saraiva Educação SA, 2017. 2- Métodos de Medição de Pressão Tensões de compressão no cristal causam uma redução na máxima energia e, consequentemente, no aumento do numero de portadores de carga** na direção da força de compressão. Esse aumento na condutividade reflete na diminuição da resistência. Tensões de dilatação causam um aumento na energia máxima e, consequentemente, uma diminuição no número de portadores de carga na direção da força dilatadora. Isso reflete no aumento da resistência. 2.3.4.1 Efeito Piezorresistivo Os resistores estão precisamente localizados sobre o diafragma flexível para corresponder com a máxima tensão de compressão e dilatação. **Obs: Os portadores de carga são partículas que transportam a carga elétrica de um ponto a outro. Fonte: Laboratório de Sistemas Integráveis (LSI)- Diodos <http://www.lsi.usp.br/~eletroni/milton/b.htm> Fonte: FIALHO, Arivelto Bustamante. Instrumentação industrial: conceitos, aplicações e análises. Saraiva Educação SA, 2017. 2- Métodos de Medição de Pressão 2.3.4.1 Efeito Piezorresistivo Uma desvantagem que deve ser mencionada é a sua dependência da temperatura, mas esses efeitos podem ser compensados por um circuito corretor, ou submergindo o conjunto diafragma sensor em óleo, tal qual foi mostrado na Figura 13. Figura 13: Célula de carga para medição de pressão por cristal piezoelétrico Fonte: PARKER. Tecnologia Hidráulica Industrial. Apostila M2001-2 BR. 2- Métodos de Medição de Pressão 2.4 Medição do Vácuo ou Baixas Pressões Vacuômetro é um instrumento que afere pressões negativas (pressão abaixo da pressão atmosférica) em um duto. A escala de um vacuômetro podem ser de: -9800 mmH2O a zero; -1000 mmH2O a zero; –1 bar a zero e 76cmHg a zero. A pressão de vácuo se inicia-se à pressão atmosférica, mas opera de cima para baixo em unidade de milímetros de mercúrio (mmHg). Portanto, zero milímetros de mercúrio (0 mmHg) de vácuo é a pressão atmosférica ou ausência do vácuo e 760 mmHg do vácuo indica o vácuo absoluto ou zero pressão absoluto, conforme Figura 14. 2.4.1Vacuômetro Figura 14: Escala de Pressão. 2- Métodos de Medição de Pressão 2.4.1 Vacuômetro Uma unidade de pressão comumente utilizada é kgf/cm², portanto para converte um valor em mmHg, tem-se: 760 mmHg 1,03 kgf/cm² Figura 15: Vacuômetro com unidade em cmHg. Fonte: https://www.bombeiros.go.gov.br/wp- content/uploads/2018/04/MOB-BOMBAS- HIDR%C3%81ULICAS.pdf O vacuômetro é calibrado de 0 a 760 mmHg. Ao nível do mar para se determinar a pressão absoluta com um vacuômetro, subtraia o valor do vácuo em mmHg de 760 mmHg. Por exemplo, um vácuo de 178 mmHg corresponde na verdade a uma pressão absoluta de 582 mmHg. Fonte: PARKER. Tecnologia Hidráulica Industrial. Apostila M2001-2 BR. 2- Métodos de Medição de Pressão 2.4.2 Manovacuômetro Figura 16: Manovacuômetro que afere em cm/Hg. Fonte: https://www.bombeiros.go.gov.br/wp- content/uploads/2018/04/MOB-BOMBAS- HIDR%C3%81ULICAS.pdf Também conhecido como manômetros capsulares é um instrumento que afere baixas pressões. Além de ser utilizado em instalações hidráulicas, é utilizado na área médica para analisar o comportamento respiratório de um paciente. Pode ter escalas variando de 0 a 120 cmH2O (comum na área medica) ou 0 a 30 kgf/cm² (instalações hidráulicas) conforme Figura 16. Como fator de conversão tem-se: 1 cmH2O 10×10 -4 kgf/cm² Fonte: PARKER. Tecnologia Hidráulica Industrial. Apostila M2001-2 BR. Máquinas de Fluxo Máquina de Fluido (fluid machinery) é o equipamento que promove a troca de energia entre um sistema mecânico e um fluido, transformando energia mecânica (trabalho) em energia de fluido (hidráulica) ou energia de fluido em energia mecânica. Estas máquinas trabalham geralmente com água, óleo, etc, considerados fluidos incompressíveis nas aplicações normais. Trabalham também com o ar, que será tratado como incompressível para pressões até 1 m.c.a., sendo neste caso chamadas de ventiladores. As máquinas de fluido podem ser divididas em dois grupos, as máquinas de deslocamento positivo e as máquinas de fluxo (ou turbomáquinas). • Máquinas de deslocamento positivo: o fluido fica confinado em alguma região do equipamento. • Máquinas de fluxo: havendo fluxo contínuo através da máquina. 1- Introdução Fonte: GERMER, Eduardo. Máquinas de Fluxo – Apostila. UTFPR-CT, Curitiba, 2013. Bomba de Pistão: é uma máquina de deslocamento positivo, pois o fluido fica contido dentro do conjunto pistão/cilindro sendo submetido à variação de pressão pela variação do volume do recipiente. Bombas Centrífugas é uma máquinas de fluxo, pois o fluido escoa pelo rotor, onde recebe energia. Máquinas de deslocamento positivo, ao desligar o equipamento, o fluido fica confinado em seu interior e nas Máquinas de fluxo isto só ocorrerá se houver algum sistema externo que o mantenha nesta condição, caso contrário escoará para fora da máquina 1- Introdução Fonte: GERMER, Eduardo. Máquinas de Fluxo – Apostila. UTFPR-CT, Curitiba, 2013. Bomba de Pistão Fonte: https://www.hidrautec. com.br/bomba-pistao Bomba Centrífuga Fonte: http://www.texius.com.br/produto?c=97 1- Introdução Fonte: GERMER, Eduardo. Máquinas de Fluxo – Apostila. UTFPR-CT, Curitiba, 2013. Classificação das Máquinas de Fluido 2- Classificação das Máquinas de Fluido Fonte: GERMER, Eduardo. Máquinas de Fluxo – Apostila. UTFPR-CT, Curitiba, 2013. As máquinas de fluido podem ser classificadas quanto: a. Sentido da transmissão de energia. b. Tipo de energia envolvido no processo. c. Direção do escoamento do fluido. d. Forma dos canais entre as pás do rotor. e. Número de entradas para aspiração (sucção). f. Número de rotores. g. Posicionamento do eixo. h. Tipo de rotor. i. Posição do eixo da bomba em relação ao nível da água. Fonte: GERMER, Eduardo. Máquinas de Fluxo – Apostila. UTFPR-CT, Curitiba, 2013. a) Quanto ao sentido da transmissão de energia, pode‐se classifica‐las como: Geradora (geratriz): a máquina transforma energia mecânica em energia de fluido (ex. bombas e ventiladores). Motora (operatriz): a máquina transforma energia de fluido em energia mecânica (ex. turbina, gerador eólico, moinho de vento e rodas d’água). 2- Classificação das Máquinas de Fluido Ventilador Centrífugo Fonte:https://www.directindustry.com/pt/pro d/utentra/product-57481-569931.html Turbina Eólica Fonte: https://en.wind-turbine- models.com/turbines/629-alstom- eco-122-2700?picture=3Pq5tQ55UgP Fonte: GERMER, Eduardo. Máquinas de Fluxo – Apostila. UTFPR-CT, Curitiba, 2013. b) Quanto ao tipo de energia envolvido no processo pode‐se classificá‐las como: Máquinas de deslocamento positivo (positive displacement machines): Também chamada máquina estática, nestas máquinas a energia transferida é substancialmente de pressão, sendo muito pequena a energia cinética transferida, podendo ser desprezada. Podem ser máquinas rotativas (rotary machines) como a bomba de engrenagens, e máquinas alternativas (reciprocating machines) como o compressor de pistão. Máquinas de Fluxo ou Turbomáquinas (turbomachinery): Conhecido como máquinas dinâmicas, nestas máquinas o escoamento do fluido é orientado por meio de lâminas ou aletas solidárias a um elemento rotativo (rotor). A energia transferida é substancialmente cinética, através da variação da velocidade do fluido entre as pás, desde a entrada até a saída do rotor, a baixa pressão ou baixos diferenciais de pressão. Como exemplo podem ser citadas as turbinas hidráulicas e ventiladores centrífugos. 2- Classificação das Máquinas de Fluido Fonte: GERMER, Eduardo. Máquinas de Fluxo – Apostila. UTFPR-CT, Curitiba, 2013. c) Quanto à direção do escoamento do fluido: Axiais: escoamento predominantemente na direção do eixo. O fluido entra e sai do rotor na direção axial. Recalca grandes vazões em pequenas alturas. A força predominante é de sustentação. Radiais: escoamento predominante na direção radial. O fluido entra no rotor na direção axial e sai na direção radial. Tem como característica o recalque de pequenas vazões a grandes alturas. Sua força predominante é a centrífuga. Mista ou diagonal: escoamento predominantemente na direção diagonal, parte axial e parte radial Tangencial: escoamento tangente ao rotor. 2- Classificação das Máquinas de Fluido Fonte: GERMER, Eduardo. Máquinas de Fluxo – Apostila. UTFPR-CT, Curitiba, 2013. d) Quanto à forma dos canais entre as pás do rotor: Máquinas de Ação (ou de impulsão): Nesta máquina toda energia do fluido é transformada em energia cinética, antes da transformação em trabalho mecânico processado pela máquina. A pressão do fluido, ao atravessar o rotor, permanece constante. Um exemplo são as turbinas Pelton, onde um ou mais bocais (separados do rotor), aceleram o fluido resultando em jatos livres (a pressão atmosférica) de alta velocidade, que transferem movimento para o rotor, que gira mesmo sem estar cheio de fluido. Turbomáquinas de ação (motoras): turbinas Pelton (tangencial) e Michell (duplo efeito radial) Turbomáquinas de ação (geradoras): não existe aplicação prática Turbina Pelton 2- Classificação das Máquinas de Fluido Fonte: GERMER, Eduardo. Máquinas de Fluxo – Apostila. UTFPR-CT, Curitiba, 2013. d) Quanto à forma dos canais entre as pás do rotor: Máquinas de Reação: Nesta máquina tanto a energia cinética quanto a de pressão são transformadas em trabalho mecânico e vice‐versa. Parte da energia do fluido é transformada em energia cinética antes da entrada do rotor, durante sua passagem por perfis ajustáveis (distribuidor), e o restante da transformação ocorre no próprio rotor. A pressão do fluido varia ao atravessar o rotor, que fica preenchido pelo líquido. Turbomáquinas de reação (motoras): turbinas Francis (radial ou diagonal), Kaplan e Hélice (axiais). Turbomáquinas de reação (geradoras): bombas e ventiladores (radiais, diagonais e axiais).Turbina Francis 2- Classificação das Máquinas de Fluido Fonte: GERMER, Eduardo. Máquinas de Fluxo – Apostila. UTFPR-CT, Curitiba, 2013. e) Quanto ao número de entradas para aspiração (sucção) SucçãoSimples (entrada unilateral): há somente uma boca de sucção para entrada do fluido. Dupla Sucção: fluido entra por duas bocas de sucção paralelamente ao eixo de rotação. Como se fossem dois rotores simples montados em paralelo. Tem como vantagem a possibilidade de proporcionar equilíbrio dos empuxos axiais, que melhora o rendimento da bomba, eliminando a necessidade de rolamento de grandes dimensões para suporte axial sobre o eixo. f) Quanto ao número de rotores Simples estágio: bomba com um único rotor dentro da carcaça. Pode‐se teoricamente projetar uma bomba de simples estágio para qualquer situação de altura manométrica e de vazão, porém, dimensões excessivas e baixo rendimento fazem com que os fabricantes a limitem a alturas manométricas de 100 [mca]. Múltiplo estágio: a bomba tem dois ou mais rotores associados em série dentro da carcaça. Permite a elevação do líquido a grandes alturas manométricas (>100 [mca]), sendo o rotor radial o indicado para esta aplicação. 2- Classificação das Máquinas de Fluido Fonte: GERMER, Eduardo. Máquinas de Fluxo – Apostila. UTFPR-CT, Curitiba, 2013. g) Quanto ao posicionamento do eixo: Eixo horizontal: é a forma construtiva mais comum. Eixo vertical: Usada, por exemplo, para extração de água de poços. h) Quanto ao tipo de rotor: Aberto: para bombas de pequenas dimensões. Têm pequenas dimensões, baixa resistência estrutural e baixo rendimento. Como vantagem dificulta o entupimento, podendo ser usado para bombear líquidos sujos. Semi‐aberto: tem apenas um disco, onde são fixadas as aletas. Fechado: usado para bombear líquidos limpos. Possui dois discos com as palhetas fixadas em ambos. Evita a recirculação de água, ou seja, o retorno da água à boca de sucção. Tipos de rotores 2- Classificação das Máquinas de Fluido Fonte: GERMER, Eduardo. Máquinas de Fluxo – Apostila. UTFPR-CT, Curitiba, 2013. i) Quanto à posição do eixo da bomba em relação ao nível da água: Não afogada (sucção positiva): o eixo da bomba está acima do nível d’água do reservatório de sucção. Afogada (sucção negativa): eixo da bomba está abaixo do nível d’água do reservatório de sucção. 2- Classificação das Máquinas de Fluido Bibliografia • AZEVEDO NETTO, José. M e FERNADEZ Y FERNADEZ. Manual de Hidráulica. 9°.ed – São Paulo: Blucher SA, 2015. • FIALHO, Arivelto Bustamante. Instrumentação industrial: Conceitos, Aplicações e Análises. 7°.ed – São Paulo: Érica - Saraiva Educação, 2010. • GERMER, Eduardo. Máquinas de Fluxo – Apostila. UTFPR-CT, Curitiba, 2013. • PARKER. Tecnologia Hidráulica Industrial. Apostila M2001-2 BR.
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