Eqpmaq
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Disciplina:Equipamentos De Petróleo58 materiais446 seguidores
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onde Æß@A¼¦ representa a transferência de energia sob a forma de calor a partir do corpo quente para dentro do
sistema, e Æ>¦û representa a transferência de calor que sai do sistema para o corpo frio. Da Eq. (2.63), fica claro que Æß@A¼¦ tem que ser maior do que Æ>¦û para um ciclo de potência. A energia fornecida por transferência de calor para
um sistema que percorre um ciclo de potência é normalmente oriunda da queima de um combustível ou de uma

reação nuclear controlada; ela também pode ser obtida pela radiação solar. A energia Æ>¦û é geralmente
descarregada para a atmosfera circundante ou para água existente nas proximidades.

O desempenho de um sistema que percorre um ciclo de potência pode ser descrito em termos da extensão

na qual a energia adicionada por calor, Æß@A¼¦, é convertida em trabalho liquido na saída, ?tûtýu. A extensão da
conversão de energia de calor para trabalho é expressa pela seguinte razão, comumente chamada de eficiência

térmica:

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$ � %&�&'(ñà)*+, zW^Wé} 6Q r}8ê_W^1{ (2.64)

Usando a Eq. 2.63, obtém-se uma forma alternativa

$ � ñà)*+,%ñ ,� ñà)*+, � 1 ƒ ñ ,� ñà)*+, zW^Wé} 6Q r}8ê_W^1{ (2.65)
Já que a energia se conserva, conclui-se que a eficiência térmica jamais pode ser maior que a unidade

(100%). No entanto, a experiência com ciclos de potência reais mostra que o valor da eficiência térmica é

invariavelmente menor do que a unidade. Isto é, nem toda a energia adicionada ao sistema por transferência de

calor é convertida em trabalho; uma parte é descarregada para o corpo frio por transferência de calor.

CICLOS DE REFRIGERAÇÃO E BOMBA DE CALOR

A seguir, considere os ciclos de refrigeração e bomba de calor mostrados na Fig. 2.10(b). Para os ciclos deste

tipo, Æß@A¼¦ é a energia transferida por calor a partir do corpo frio para dentro do sistema que percorre o ciclo, e Æ>¦û é a energia descarregada por transferência de calor a partir do sistema para o corpo quente. Para realizar estas
transferências de energia é necessário introduzir o trabalho líquido, ?tûtýu. As quantidades Æß@A¼¦, Æ>¦û e ?tûtýu
estão relacionadas entre si pelo balanço de energia que, para ciclos de refrigeração e bomba de calor, toma a forma

?tûtýu � Æ>¦û ƒ Æß@A¼¦ zW^Wé}[ 6Q yQfy^EQy1çã} Q x}0x1 6Q W1é}y{ (2.66)

Já que ?tûtýu é positivo nesta equação, conclui-se que Æ>¦û é maior do que Æß@A¼¦.

Embora tenham sido tratados de forma única até este ponto, na verdade os ciclos de refrigeração e bomba

de calor possuem objetivos diferentes. O objetivo de um ciclo de refrigeração é reduzir a temperatura de um espaço

refrigerado ou manter a temperatura dentro de uma residência ou de outra construção abaixo daquela do meio

ambiente. O objetivo de uma bomba de calor é manter a temperatura dentro de uma residência ou outra construção

acima daquela do meio ambiente, ou fornecer aquecimento para certos processos industriais que ocorrem a

temperaturas elevadas.

Como os ciclos de refrigeração e bomba de calor têm objetivos diferentes, seus parâmetros de desempenho,

chamados de coeficientes de desempenho, são definidos de maneira diferente. Estes coeficientes de desempenho

são considerados a seguir.

CICLOS DE REFRIGERAÇÃO

O desempenho dos ciclos de refrigeração pode ser descrito como a razão entre a quantidade de energia

recebida do corpo frio pelo sistema percorrendo o ciclo, Æß@A¼¦, e a transferência líquida de energia sob a forma de
trabalho para dentro do sistema para obter-se esse efeito, ?tûtýu. Assim o coeficiente de desempenho, β, é;

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ç � ñà)*+,%&�&'( zW^Wé} 6Q yQfy^EQy1çã}{ (2.67)

Usando a Eq. (2.66), uma alternativa para β é obtida por:

ç � ñà)*+,ñ ,�%ñà)*+, (2.68)

Para um refrigerador doméstico, Æ>¦û é descarregado para um ambiente no qual o refrigerador está
localizado. ?tûtýu é normalmente fornecido sob a forma de eletricidade para alimentar o motor que aciona o
refrigerador.

Por exemplo... Em um refrigerador, o compartimento interior age como corpo frio, e o ar ambiente em

torno do refrigerador como corpo quente. A energia Æß@A¼¦ passa dos alimentos e demais itens do compartimento
interior para o fluido de refrigeração circulante. Para esta transferência de calor ocorrer, a temperatura do

refrigerador está necessariamente abaixo daquela do conteúdo do refrigerador. A energia Æ>¦û passa do fluido de
refrigeração para o ar ambiente. Para esta transferência de calor ocorrer, a temperatura do fluido de refrigeração

circulante tem que estar necessariamente acima daquela do ar ambiente. Para se obter estes efeitos, é necessário o

fornecimento de trabalho. Para um refrigerador, ?tûtýué fornecido sob a forma de eletricidade.

CICLOS DE BOMBA DE CALOR

O desempenho de bombas de calor pode ser descrito como a razão entre a quantidade de energia

descarregada pelo sistema que percorre o ciclo para o corpo quente, Æ>¦û, e a transferência de energia sob a forma
de trabalho para dentro do sistema para se obter este efeito, ?tûtýu. Assim, o coeficiente de desempenho, Ì, é

Ì � ñ ,�%&�&'( (ciclo de bomba de calor) (2.69)

Usando a Eq. (2.66), uma expressão alternativa para este coeficiente de desempenho é obtida por:

 Ì � ñ ,�ñ ,�%ñà)*+, (ciclo de bomba de calor) (2.70)

Desta equação pode-se perceber que o valor de Ì nunca é inferior à unidade. Para bombas de calor
residenciais, a quantidade de energia Æß@A¼¦ é normalmente retirada da atmosfera circundante, do solo, ou de água
existente nas proximidades. ?tûtýu é normalmente fornecido através de eletricidade.

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Os coeficientes de desempenho e Ì são definidos como razões entre o efeito de transferência de calor
desejado e o custo em termos de trabalho para se obter este efeito. Baseado nas definições é termodinamicamente

desejável que estes coeficientes de desempenho possuam os maiores valores possíveis.

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4. Máquinas mecânicas geradoras

 a. Bombas Hidráulicas

 i. Tipos, NPSH e cavitação

Tipos

NPSH E CAVITAÇÃO

1. DEFINIÇÃO: A sigla NPSH, vem da expressão Net Positive Suction Head, a qual sua tradução literal para o
português não expressa clara e tecnicamente o que significa na prática. No entanto, é de vital importância
para fabricantes e usuários de bombas o conhecimento do comportamento desta variável, para que a
bomba tenha um desempenho satisfatório, principalmente em sistemas onde coexistam as duas situações
descritas abaixo:

♦ Bomba trabalhando no início da faixa, com baixa pressão e alta vazão;
♦ Existência de altura negativa de sucção;

Quanto maior for a vazão da bomba e a altura de sucção negativa, maior será a possibilidade da bomba

cavitar em função do NPSH.

Em termos técnicos, o NPSH define-se como a altura total de sucção referida a pressão atmosférica local

existente no centro da conexão de sucção, menos a pressão de vapor do líquido.

b7N~ � z~… ƒ ‚ ƒ ‚w ƒ j{ ƒ ~G (4.1)

Onde: ~… � Pressão atmosférica local, em mca (tabela 1);
 ‚ � Altura de sucção, em metros (dado da instalação);
 ‚w � Perdas de carga no escoamento pela tubulação de sucção, em metros;

j � Perdas de carga no escoamento interno da bomba, em metros (dados do fabricante);
 ~G � Pressão de vapor do fluido escoado, em metros (tabela 2);
Para que o NPSH proporcione uma sucção satisfatória à bomba, é necessário que a pressão em qualquer

ponto da linha nunca venha reduzir-se à pressão de vapor do fluido bombeado. Isto é evitado tomando-se

providências na instalação de sucção para que a pressão realmente útil para a movimentação do fluido seja sempre

maior que a soma das perdas de carga na tubulação com a altura de sucção, mais as perdas internas na bomba,

portanto:

~… ƒ~G � ‚>  ‚  j (4.2)

2. NPSH DA BOMBA E NPSH DA INSTALAÇÃO: Para que se possa estabelecer, comparar e alterar os dados