1teoriaAGO02_sfmd2s2010

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Universidade Federal de Minas Gerais - UFMG
Escola de Engenharia - EE 
Departamento de Engenharia Mecânica - DEMEC 
Curso de Engenharia Mecânica
Turno: Diurno
Segundo semestre de 2010
Professor: Antônio Carlos de Andrade
Disciplina: EMA095 - Sistemas Fluidomecânicos 
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Universidade Federal de Minas Gerais - UFMG
Escola de Engenharia - EE 
Departamento de Engenharia Mecânica - DEMEC 
Curso de Engenharia Mecânica
Turno: Diurno
Segundo semestre de 2010
Professor: Antônio Carlos de Andrade
Disciplina: EMA095 - Sistemas Fluidomecânicos AULA – AGO 2
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Curso de Engenharia Mecânica – DEMEC – EE - UFMG
EMA095 - Sistemas Fluidomecânicos
Mapa Conceitual
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Curso de Engenharia Mecânica – DEMEC – EE - UFMG
EMA095 - Sistemas Fluidomecânicos
Programa:
Informações Gerais e Programa 
Disciplina de graduação: EMA095 - Sistemas Fluidomecânicos.
Turno: diurno.
Período: 2.o Semestre de 2010.
1. Professor
Antônio Carlos de Andrade; 
e-mail:andrade@ufmg.br; 
telefone: 3409-5058; sala 3619; 
Escola de Engenharia - Campus Pampulha.
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Curso de Engenharia Mecânica – DEMEC – EE - UFMG
EMA095 - Sistemas Fluidomecânicos
Programa:
2. Ementa
Classificação e descrição de máquinas de fluxo. Equação fundamental de turbomáquinas. Triângulo de velocidade. Teoria de semelhança. Turbomáquinas de fluidos incompressíveis e compressíveis. Compressores de deslocamento. Bombas volumétricas. Atuadores hidráulicos e pneumáticos. 
3. Objetivos da disciplina
Proporcionar ao aluno o conhecimento básico sobre os principais tipos de máquinas de fluxo motoras (bombas, ventiladores, sopradores e compressores) e geradoras (turbinas hidráulicas e a gás) bem como os meios de pré-seleção para funcionamento integrado em sistemas fluidomecânicos.
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Curso de Engenharia Mecânica – DEMEC – EE - UFMG
EMA095 - Sistemas Fluidomecânicos
Programa:
4. Metodologia
Aulas: expositivas com uso de data-show e quadro negro.
Segundas feiras – apresentação da teoria. 
Sextas feiras – atividades de revisão, exemplos de aplicação.
Material didático: referências bibliográficas. 
Página eletrônica da disciplina: disponível no MOODLE – módulo de Ensino à Distância da UFMG. 
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Curso de Engenharia Mecânica – DEMEC – EE - UFMG
EMA095 - Sistemas Fluidomecânicos
Programa:
5. Referências Bibliográficas
PRINCIPAIS:
REF.1
MATTOS , EDSON EZEQUIEL & FALCO, REINALDO. Bombas Industriais. Rio de Janeiro, JR Editora Técnica, 1989.
REF.2
MACINTYRE,A.J. Bombas e instalações de bombeamento.2ed. Rio de Janeiro, Guanabara Dois, 1987.
REF.6
CARVALHO, DJALMA FRANCISCO. Usinas Hidrelétricas, Turbinas. Belo Horizonte, Fumarc-PUC 1982.
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Curso de Engenharia Mecânica – DEMEC – EE - UFMG
EMA095 - Sistemas Fluidomecânicos
Programa:
5. Referências Bibliográficas
PRINCIPAIS:
REF.7-MOODLE
SIMMANG & FAIRES – Termodinâmica - Compressores alternativos. (Compressores– texto equivalente à REF.8., mais resumido.)
REF.8
COSTA, ENNIO CRUZ. Compressores. São Paulo. Edgard Blucher, 1978. (Compressores – texto equivalente à REF.7, mais didático e completo.)
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Curso de Engenharia Mecânica – DEMEC – EE - UFMG
EMA095 - Sistemas Fluidomecânicos
Programa:
PRINCIPAIS:
REF.10
VAN WYLEN, G. J. et al. Fundamentos da Termodinâmica.5.ed.trad. São Paulo, Edgard Blucher, 2002, ISBN 85-212-0617-2.(Ciclo Brayton e pré-requisitos de Termodinâmica.)
REF.12
Apostila da disciplina.(Explicações do professor acerca da matéria sobre bombas e turbinas.)
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Curso de Engenharia Mecânica – DEMEC – EE - UFMG
EMA095 - Sistemas Fluidomecânicos
Programa:
COMPLEMENTARES:
REF.3-MOODLE
MUNSON, B. R.. et al. Fundamentos da Mecânica dos Fluidos-versão SI, v.2. São Paulo, Edgard Blucher, 1997. (Bombas, turbinas, perda de carga, momento angular e pré-requisitos de Mecânica dos Fluidos.)
REF.4-MOODLE
MACINTYRE, ARCHIBALD. JOSEPH. Ventilação Industrial. Rio de Janeiro, LTC, 
1990.(Ventiladores – mesma teoria de bombas, de forma ainda mais didática.)
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Curso de Engenharia Mecânica – DEMEC – EE - UFMG
EMA095 - Sistemas Fluidomecânicos
Programa:
COMPLEMENTARES:
REF.5-MOODLE
FOX,R.W., McDONALD,A.T. Introdução à Mecânica dos Fluidos. 5ed. Rio de Janeiro, LTC,2001.(Bombas, turbinas, perda de carga, momento angular e pré-requisitos de Mecânica dos Fluidos.)
REF.9
GILES, R. V., EVETT, J. B. LIU, C. CAP.9. In: Mecânica de fluidos e hidráulica, 2.ed. Rio de Janeiro, Makron, 1996. (Noções de escoamento compressível, medição de vazão, redes hidráulicas em anel (Método de Hardy-Cross) e ramificadas.)
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Curso de Engenharia Mecânica – DEMEC – EE - UFMG
EMA095 - Sistemas Fluidomecânicos
Programa:
COMPLEMENTARES:
REF.11-MOODLE
Apostila: Atuadores hidráulicos e pneumáticos.
REF.13-MOODLE
Manual de treinamento KSB
REF.14-MOODLE
Catálogo de bombas – Meganorm
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Curso de Engenharia Mecânica – DEMEC – EE - UFMG
EMA095 - Sistemas Fluidomecânicos
Programa:
6. Pontuação
TTL – pontuação total ao final do semestre – 100 pontos
TTL = P1 + P2 + P3 + E
Três provas com consulta às referências bibliográficas. Material individual exclusivo.
P1 – prova 1 - 30 pontos; 
P2 – prova 2 - 20 pontos; 
P3 – prova 3 - 20 pontos;
 Três listas de Exercícios em grupo, em sala (15 pontos)
 Três listas de Exercícios em grupo, extra classe (15 pontos)
 E– total de 30 pontos.
 
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Curso de Engenharia Mecânica – DEMEC – EE - UFMG
EMA095 - Sistemas Fluidomecânicos
Programa:
Pontuação – cont.
Grupos de 5 alunos, pela numeração crescent e de nº de matrícula da: 
As listas extra classe, devem ser identificadas pelo número do grupo na capa: 
G1, por exemplo. 
O texto deve ser feito manuscrito.
Figuras podem ser coladas com citação da fonte.
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Curso de Engenharia Mecânica – DEMEC – EE - UFMG
EMA095 - Sistemas Fluidomecânicos
Programa:
7. Local e Cronograma
7.1Local: – PCA –Sala 1177 - BLOCO IV - Campus UFMG.
7.2 Cronograma previsto
AGO	2/6	
AGO	2
Apresentação do programa da disciplina.
(Moodle.) 
Sistemas de unidades e fatores de conversão. 
(REF.1/cap.1/p1-29)
Módulo 1
REF.13
AGO	6
Atividades de revisão – exemplos de aplicação.
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Curso de Engenharia Mecânica – DEMEC – EE - UFMG
EMA095 - Sistemas Fluidomecânicos
Programa:
AGO	9/13
AGO	9
Manômetros e vacuômetros. Balanço isoentrópico de energia em turbobomba: Altura útil e manométrica. 
(REF.2 /cap.3/p59-67)
Balanço de energia em encanamento de ramo único. 
(REF.2 /cap.7/p167-168)
Curva característica de um encanamento. 
(REF.2 /cap.3/p82-88)
Sistema de bombeamento com reservatórios pressurizados. 
(REF.2 /cap.3/p79-81)
Módulo 2 
REF.13
AGO	13
Atividades de revisão – exemplos de aplicação.
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Curso de Engenharia Mecânica – DEMEC – EE - UFMG
EMA095 - Sistemas Fluidomecânicos
Programa:
AGO	16/20	
AGO	16
Triângulo de velocidades. 
(REF.2 /cap.4/p91-94)
Equação fundamental das máquinas de fluxo. 
(REF.2 /cap.4/p98-100)
Grau de reação. Estimativa de H.
(REF.2 /cap.4/p106-115)
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Curso de Engenharia Mecânica – DEMEC – EE - UFMG
EMA095 - Sistemas Fluidomecânicos
Programa:
AGO	16/20	
Previsão HxQ teórica de bomba centrífuga. 
(REF.1 /cap.5/p115-128)
Variação da carga em função do ângulo de saída da pá. 
(REF.2 /cap.6/p127-131)
Potências e rendimentos de turbobomba. 
(REF.2 /cap.3/p67-70)
Módulo 3
REF.13 
AGO	20
Atividades de revisão – exemplos de aplicação. 
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Curso de Engenharia Mecânica – DEMEC – EE - UFMG
EMA095 - Sistemas Fluidomecânicos
Programa:
AGO	23/27	
AGO	23
Curvas características à rotação constante. Curvas (HxQ)n, (WxQ)n, (xQ)n. 
(REF.2 /cap.6/p137-140)
Ensaios de máquinas de fluxo: Conceito de deslizamento de motores assíncronos. 
(REF.2 /cap.31/p677-678)
Rotação específica, catálogos e pré-seleção de bombas. 
(REF.1 /cap.14/p296-297)
Semelhança aplicada a turbomáquinas: números característicos
(REF.1 /cap.2/p31-44)
Curvas de isoeficiência e regras de semelhança dinâmica - pontos homólogos de funcionamento. 
(REF.2 /cap.6/p125-136/141-153)
Funcionamento de bombas com variação da rotação. 
(REF.1 /cap.9/p163-165) 
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Curso de Engenharia Mecânica – DEMEC – EE - UFMG
EMA095 - Sistemas
Fluidomecânicos
Programa:
AGO	23/27	
AGO	23 – cont.
Cavitação e Curva NPSHxQ ou APLSxQ. 
(REF.1 /cap.17/p377-381)
REF.13 Módulo 4
AGO	27	
Atividades de revisão – exemplos de aplicação.
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Curso de Engenharia Mecânica – DEMEC – EE - UFMG
EMA095 - Sistemas Fluidomecânicos
Programa:
AGO	30/x	
AGO	30
Associação em série e paralelo de bombas - descrição matemática simplificada. 
(REF.2 /cap.7/p176-184)
Funcionamento de bombas em série, paralelo. 
(REF.1 /cap.16/p361-370)
Associação em série e paralelo de encanamentos
(REF.2 /cap.7/p188-189) 
Interpretações dos métodos gráficos-analíticos da REF.2 /cap.7. 
(REF.12-MOODLE /cap./-)
Módulo 5
REF.13 
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Curso de Engenharia Mecânica – DEMEC – EE - UFMG
EMA095 - Sistemas Fluidomecânicos
Programa:
SET	x/3	
SET	3
Atividades de revisão – exemplos de aplicação.
SET	x/10	
SET	10
O rotor da bomba centrífuga. 
(REF.2 /cap.2/p43-54)
Classificação e descrição de máquinas de fluxo.
(REF.1/cap.4/p105-113)
Módulo 6
REF.13 
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Curso de Engenharia Mecânica – DEMEC – EE - UFMG
EMA095 - Sistemas Fluidomecânicos
Programa:
SET	13/17	
SET	13
Módulo 7
REF.13 
SET	17	
Atividades de revisão – exemplos de aplicação.
SET	20/24	
SET	20
Bombas alternativas. 
(REF.1 /cap.24/p447-452), (REF.5-MOODLE /cap./p-) 
SET	24
Atividades de revisão – exemplos de aplicação.
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Curso de Engenharia Mecânica – DEMEC – EE - UFMG
EMA095 - Sistemas Fluidomecânicos
Programa:
SET	27/x	
SET	27
Bombas rotativas. 
(REF.1 /cap.25/p463-467)
OUT	x/1	
OUT	1
Em 1/OUT:
Lista de exercícios Nº1
Entrega do Trabalho Nº1
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Curso de Engenharia Mecânica – DEMEC – EE - UFMG
EMA095 - Sistemas Fluidomecânicos
Programa:
OUT	4/8	
Em 4/OUT:
Prova 1
Em 8/OUT:
Revisão Prova 1. 
OUT	x/15	
OUT	15
Ventiladores e sopradores. 
(REF.5-MOODLE /cap./p-) 
Descrição de central hidrelétrica, generalidades sobre turbinas, descrição de turbinas hidráulicas tipo Francis, Pelton e Kaplan. 
Nomenclatura específica.Variação de energia em instalação com turbina de ação e de reação.
 (REF.6 /cap.4/p67-75)
 
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Curso de Engenharia Mecânica – DEMEC – EE - UFMG
EMA095 - Sistemas Fluidomecânicos
Programa:
OUT	x/15	
OUT	15
Equação de Euler das turbinas.( Equação das velocidades.)
Equação da energia para o rotor girante.
(REF.6 /cap.4/p75-77) 
Triângulos de velocidade e Rendimentos
(REF.6 /cap.4/p78-84)
Semelhança. 
(REF.6 /cap.4/p85-89)
Curvas características unitárias. 
(REF.6 /cap.4/p89-90)
Velocidade específica.
(REF.6 /cap.4/p-91)
Campo de emprego de turbinas hidráulicas.
(REF.6 /cap.4/p92-916)
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Curso de Engenharia Mecânica – DEMEC – EE - UFMG
EMA095 - Sistemas Fluidomecânicos
Programa:
OUT	18/22 (Semana do Conhecimento)
OUT	18	
Curvas características das turbinas. 
Diagramas topográficos unitários. 
Velocidade de disparo e marcha em vazio.
(REF.6 /cap.8/p149-159)
Tubo de sucção. 
(REF.6 /cap.9/p161-164)
Cavitação. Altura de colocação de turbina.
(REF.6 /cap.10/p181-186)
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Curso de Engenharia Mecânica – DEMEC – EE - UFMG
EMA095 - Sistemas Fluidomecânicos
Programa:
OUT	18/22 (Semana do Conhecimento)
OUT	18	
Estudo da Turbina Pelton: equação básica, velocidade periférica para máxima potência 
(REF.5-MOODLE /cap./p-)
Otimização do diâmetro de adução para turbinas Pelton. 
(REF.5-MOODLE /cap./p-)
Para 25/OUT:
Lista de exercícios Nº2(para casa)
Entrega do Trabalho Nº2
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Curso de Engenharia Mecânica – DEMEC – EE - UFMG
EMA095 - Sistemas Fluidomecânicos
Programa:
OUT	22
Atividades de revisão – exemplos de aplicação.
OUT	25/29	
Em 25 OUT:
Prova 2
Em 29 OUT:
Revisão Prova 2.
Matéria p/ P2.
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Curso de Engenharia Mecânica – DEMEC – EE - UFMG
EMA095 - Sistemas Fluidomecânicos
Programa:
NOV	x/5	
NOV	5	
Compressores alternativos. 
(REF.8 /cap.1/p1-8) (equivalente: REF.7-MOODLE /cap.14/p358-378)
Diagrama indicado teórico e real. 
Processos de compressão. 
(REF.8 /cap.2.4/p22-29)(equivalente: REF.7-MOODLE /cap.14/p358-378)
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Curso de Engenharia Mecânica – DEMEC – EE - UFMG
EMA095 - Sistemas Fluidomecânicos
Programa:
NOV	8/12	
NOV	8
Ar padrão, altura e potência de compressão. 
Espaço nocivo, rendimento volumétrico convencional e real e potência real. 
(REF.8 /cap.2.5.1/p30-38)(equivalente: REF.7-MOODLE /cap.14/p358-378)
NOV	12
Atividades de revisão – exemplos de aplicação.
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Curso de Engenharia Mecânica – DEMEC – EE - UFMG
EMA095 - Sistemas Fluidomecânicos
Programa:
NOV	x/19	
NOV	19
Compressores centrífugos – mapa de funcionamento. 
(REF.5-MOODLE /cap./p-)
Vazão adimensional. 
(REF.5-MOODLE /cap./p-)
(REF.10- /cap./p-)
Turbinas a gás. 
(REF.10 /cap./p-) 
Descrição e ciclo básico. 
(REF.10 /cap./p-)
Ciclo Brayton ideal, com atrito e com regenerador. 
(REF.10 /cap./p-)
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EMA095 - Sistemas Fluidomecânicos
Programa:
NOV	22/26	
Em 22/NOV:
Lista de exercícios Nº3
Em 26/NOV:
Atividades de revisão – exemplos de aplicação.
Entrega do Trabalho Nº3
NOV	29/x	
Em 29 NOV:
Prova 3
Matéria p/ P3.
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EMA095 - Sistemas Fluidomecânicos
Programa:
DEZ	6	
Exame Especial
Toda matéria.
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Curso de Engenharia Mecânica – DEMEC – EE - UFMG
EMA095 - Sistemas Fluidomecânicos
Sistemas de unidades e fatores de conversão. 
(REF.1/cap.1/p1-29)
Tabela 1. Grandezas fundamentais e derivadas de sistemas diferentes.
MATÉRIA:
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Curso de Engenharia Mecânica – DEMEC – EE - UFMG
EMA095 - Sistemas Fluidomecânicos
MATÉRIA:
Sistemas de unidades e fatores de conversão. 
(REF.1/cap.1/p1-29)
Tabela 1. Grandezas fundamentais e derivadas de sistemas diferentes.
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Curso de Engenharia Mecânica – DEMEC – EE - UFMG
EMA095 - Sistemas Fluidomecânicos
MATÉRIA:
Sistemas de unidades e fatores de conversão. 
(REF.1/cap.1/p1-29)
Unidades usuais:
cSt = 0,01St
cP = 0,01P
Obs: 1cSt = 1mm2/s
Segundos Saybolt Universal, SSU:
Tempo para escoar (em regime transiente), por efeito do peso próprio,
um volume de fluido por um orifício em temperatura controlada. 
Dispositivo padronizado. 
A medida é em segundos.
Há correlações para conversão do tempo de escoamento para viscosidade 
Cinemática, em cSt, por exemplo.