Introdução às Máquinas de Fluidos - Professor Mario H. Macagnan

Máquinas de Fluidos Introdução Máquinas de fluidos Prof Mario H Macagnan Semestre 22022 Introdução Conteúdo previsto Introdução às máquinas de fluidos Conceitos fundamentais Análise dimensional Teoria das turbomáquinas Equação de Euler das turbomáquinas Triângulos de velocidade Modificação da teoria de Euler Curvas teóricas e reais de funcionamento Altura manométrica do sistema Cavitação e NPSH Fatores que modificam a curva do sistema Seleção de bombas Associação de bombas série e paralelo Introdução aos ventiladores Seleção de ventiladores Introdução aos compressores Termodinâmica dos processos de compressão Solução de problemas associados aos compressores Máquinas de Fluidos Introdução Como vamos trabalhar Aulas expositivas Solução de problemas durante a aula Trabalhos individuais e em grupos com postagem no Moodle Provas GA GB e GC As provas serão realizadas durante o período de aula das 19h 30 min até as 22h23min de forma presencial Todo material postado no Moodle trabalhos etc deverá ser obrigatoriamente no formato pdf em arquivo único Meu email mhmacunisinosbr Máquinas de Fluidos Introdução Como vamos trabalhar Máquinas de Fluidos Introdução Bibliografia clássicos Máquinas de Fluidos Centrifugal and Axial Flow Pumps Theory Design and Application A J Stepanoff Introdução Bibliografia clássicos Máquinas de Fluidos Introdução Bibliografia clássicos Máquinas de Fluidos Introdução Bibliografia Máquinas de Fluidos Introdução Bibliografia Máquinas de Fluidos Introdução Todo processo industrial desenvolvido pela civilização moderna envolve a transferência de líquidos ou gases desde um nível de pressão ou energia estática para outro nível energia mais elevado Como resultado bombas ventiladores e compressores tornaramse peças essenciais para o desenvolvimento da sociedade Máquinas de Fluidos Introdução Máquinas de fluidos Geral Equipamento que promove a troca de energia entre um sistema mecânico e um fluido transformando energia mecânica em energia de fluido escoamento ou viceversa Máquinas de Fluidos Introdução Bombas Bombeamento Pode ser definido como a adição de energia ao fluido para movêlo de um ponto a outro Ao contrário do que é frequentemente pensado não é uma adição de pressão vamos discutir isso com mais calma Como energia é a capacidade de produzir trabalho adicionandoa ao fluido este produz trabalho escoando em uma tubulação ou subindo em níveis mais altos Máquinas de Fluidos Introdução Classificação Deslocamento Positivo volumétricas Turbomáquinas dinâmicas Energia é periodicamente adicionada pela aplicação de força em uma ou mais fronteiras móveis de um número qualquer de volumes contendo fluido permitindo o seu deslocamento Energia é continuamente adicionada para aumentar a velocidade do fluido dentro da máquina acima dos valores que ocorrem na descarga de tal forma que uma subsequente redução de velocidade dentro ou fora da máquina produza um aumento de pressão Máquinas de Fluidos Introdução Classificação Deslocamento positivo volumétricas Turbomáquinas dinâmicas Centrífugas Periféricas Efeito especial Alternativas Rotativas Pistão Êmbolo Diafragma Simplex Duplex Triplex Quintuplex Multiplex Rotor único Rotor múltiplo Helicoidais Peristálticas etc Engrenagens Lóbulos etc Fluxo radial Fluxo misto Fluxo axial Ejetor etc Máquinas de Fluidos Introdução Comparação entre bombas volumétricas e turbomáquinas Faixas de aplicação Introdução Centrífuga httpswwwyoutubecomwatchvBaEHVpKc1Q Centrífuga Alfa Laval httpswwwyoutubecomwatchvxmoY9gn0AvI Introdução Bombas volumétricas ou de deslocamento positivo Possuem um série de ciclos de trabalho onde cada um deles encerra um certo volume de fluido e o desloca mecanicamente através da bomba para o sistema independentemente da pressão de sucção A máxima pressão desenvolvida é limitada somente pela resistência mecânica da bomba e do sistema onde ela está associada e pela potência motora disponível O efeito desta pressão pode ser controlado por uma válvula de alívio ou de segurança A maior vantagem das bombas volumétricas é que podem entregar vazões constantes independentes do sistema A vazão é função do desenho da bomba e da velocidade do acionador Isto significa que se a vazão requerida não está sendo obtida a situação pode ser corrigida mudandose um destes dois fatores Nas bombas volumétricas o movimento do fluido dentro da bomba e o movimento do órgão impelidor são exatamente os mesmos mesma natureza mesma velocidade em grandeza direção e sentido Introdução Bombas volumétricas alternativas Tipos Deslocamento Positivo Alternativas Embolo simples efeito Pistão duplo efeito Máquinas de Fluidos Tipos Tipos Deslocamento Positivo Alternativas Diafragma simples efeito Máquinas de Fluidos Diafragma duplo efeito Tipos Deslocamento Positivo Rotativas Rotor único Helicoidais ou cavidades progressivas Máquinas de Fluidos Tipos Deslocamento Positivo Rotativas Rotor único Peristáltica Máquinas de Fluidos Tipos Deslocamento Positivo Rotativas Rotor único Palhetas Máquinas de Fluidos Tipos Deslocamento Positivo Rotativas Rotor duplo Engrenagens Máquinas de Fluidos Tipos Deslocamento Positivo Rotativas Engrenagem interna Engrenagens internas Máquinas de Fluidos Tipos Deslocamento Positivo Rotativas Rotor duplo Lóbulos Máquinas de Fluidos Tipos Turbomáquinas Máquinas de Fluidos Energia é fornecida ao fluido através da variação de seu momento angular O bombeamento acontece de forma contínua Tipos Fluxo radial dupla sucção Fluxo misto Fluxo axial Fluxo radial sucção simples Turbomáquinas bombas dinâmicas Máquinas de Fluidos Tipos Fluxo radial a b Impeller Diffuser vanes a b c Shroud plates Voluta a e difusor b Rotor fechado a semi aberto b aberto c Máquinas de Fluidos Tipos Fluxo radial Voluta simples Dupla voluta Máquinas de Fluidos Tipos Elementos principais de uma bomba de fluxo radial Máquinas de Fluidos Bocal de descarga Bocal de sucção Rolamentos Carcaça Eixo Anéis de lubrificação Monobloco impelidor em balanço Tipos Máquinas de Fluidos Tipos Monobloco sucção e descarga em linha Máquinas de Fluidos Tipos Hermética com acoplamento magnético Máquinas de Fluidos Tipos Bomba de processo API 610 Máquinas de Fluidos Tipos Dupla sucção um estágio entre mancais Máquinas de Fluidos Tipos Carcaça bipartida axialmente impelidor entre mancais Máquinas de Fluidos Tipos Dupla sucção um estágio entre mancais Máquinas de Fluidos Tipos Dois estágios carcaça bipartida axialmente Máquinas de Fluidos Tipos Múltiplo estágio tipo channel impulsão Máquinas de Fluidos Tipos Múltiplo estágio bipartida axialmente Máquinas de Fluidos Tipos Fluxo misto Máquinas de Fluidos Tipos Verticais de fluxo axial Máquinas de Fluidos Tipos Submersa de múltiplos estágios Máquinas de Fluidos Tipos Periféricas ou regenerativas Características Alturas elevadas e baixas vazões Tolerância a entrada de gases Baixos valores de NPSHreq Máquinas de Fluidos Tipos Ejetores Características Princípio baseado no efeito Venturi converte a energia de pressão do fluido motor fluido primário em energia cinética possibilitando a aspiração de um fluido fluido secundário posteriormente recomprimindo a mistura pela conversão da energia cinética em energia de pressão Sem partes móveis portanto baixa manutenção Vácuo bombeamento de fluidos inclusive com a presença de sólidos Máquinas de Fluidos Características altura H vs Vazão Q Este não é o caso das turbomáquinas as quais somente podem reagir à uma demanda de pressão do sistema Se a pressão de sucção de uma turbomáquina muda haverá alteração de sua vazão As bombas volumétricas podem iniciar seu funcionamento com a presença de ar no seu interior