1. As Máquinas Hidráulicas de Fluxo

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1 1. As Máquinas Hidráulicas de Fluxo Máquina de Fluxo é uma máquina de fluido, em que o escoamento flui continuamente, ocorrendo transferência de quantidade de movimento de um rotor para o fluido que atravessa. As transformações que ocorrem são do tipo: E mecânica E cinética E pressão. Rotor: é a parte principal do mecanismo de transferência da energia mecânica para a água. Esta energia mecânica é fornecida pelo eixo em forma de rotação.

2 1. As Máquinas Hidráulicas de Fluxo Para cumprir sua função de forma eficiente, o rotor é auxiliado por outras partes da bomba. Uma bomba hidráulica de fluxo pode ser considerada como sendo composta de quatro partes funcionais: 1- Sistema Rotativo Hidrodinâmico 2- Sistema Fixo Hidrodinâmico 3- Sistema de Suporte Mecânico 4- Sistema Auxiliar

3 1. As Máquinas Hidráulicas de Fluxo Turbinas: elas têm as mesmas partes funcionais que as bombas funcionando pelo mesmo princípio físico, mas em sentido contrário: A água é conduzida através do rotor transferindo energia para ele, que é o faz girar transmitindo potência através do eixo para uma máquina externa.

4 1.1. Partes funcionais da bomba hidráulica de fluxo 1- Sistema Rotativo Hidrodinâmico (SRH) Este conjunto é composto pelas partes móveis da máquina hidráulica de fluxo, incluindo: - rotor - eixo SRH é responsável pela transformação: E mecânica E hidráulica

5 1- Sistema Rotativo Hidrodinâmico (SRH) Sistema hidrodinâmico rotativo de uma bomba hidráulica de fluxo.

6 1- Sistema Rotativo Hidrodinâmico (SRH) A energia é transmitida pelo eixo, a partir de fonte de energia mecânica externa, para o rotor. O rotor transfere quantidade de movimento para o fluido acelerando o escoamento em direção à sua periferia, onde a energia do escoamento será convertida em energia hidráulica, na forma de um aumento de pressão. Em uma turbina o sistema rotativo hidrodinâmico é parecido, a água entra pela periferia do rotor, interage com as pás e perde pressão chegando ao centro do rotor onde é descarregada para o ambiente.

7 2- Sistema Fixo Hidrodinâmico (SFH) Este sistema é composto pela caixa externa da máquina que contém as seções de entrada e de saída do fluido. Tem a finalidade de abrigar o rotor e direcionar o escoamento do rotor (bomba) ou para o rotor (turbina). SAIDA SAIDA ENTRADA CAIXA ASPIRAL Esquema do sistema hidrodinâmico fixo de uma bomba hidráulica de fluxo.

8 2- Sistema Fixo Hidrodinâmico (SFH) A parte do SFH que interage com o rotor, por uma entrada ao longo da face interna, tem a área da seção transversal aumentando progressivamente, e adquire a forma de um caracol, recebe o nome de caracol ou voluta. Nas bombas hidráulicas de fluxo o caracol, ainda, recupera a elevada energia cinética, que o fluido contém ao deixar o rotor, convertendo-a em pressão. SAIDA SAIDA ENTRADA CAIXA ASPIRAL

9 3- Sistema de Suporte Mecânico (SSM) Corte parcial de uma Bomba Hidráulica de fluxo, com destaque para o conjunto de mancais de rolamento, que compõem o SSM. Este conjunto é constituído pelos elementos mecânicos necessários para sustentar adequadamente todos os elementos da máquina. O Sistema Hidrodinâmico Rotativo é sustentado por mancais de rolamento, que permitem uma rotação livre de vibrações, e com rendimento mais alto possível.

10 4- Sistema Auxiliar (AS) É composto por elementos necessários, mas não ligados, ao funcionamento da máquina. São os: - Sistema de vedação: impede a fuga da água pelos interstícios entre a caixa e o rotor ou o eixo. O vazamento não deve ser totalmente eliminado, pois a água também age como lubrificante a sua falta pode levar ao desgaste prematuro do vedante. - Sistema de lubrificação Sistema de vedação por gaxeta

11 1.2. Rotor das Bombas Hidráulicas de Fluxo O rotor é de forma circular, dotado de pás, e transfere energia mecânica de rotação através da interação das pás com o fluido. As bombas de fluxo têm três tipos de rotores quanto ao sentido do escoamento ao passar no interior do rotor: radial, mista e axial. Rotores radial, misto e axial

12 1.2. Rotor das Bombas Hidráulicas de Fluxo Ao transferir energia para o líquido o rotor força o líquido a seguir uma trajetória pelo seu interior. De acordo com a forma da trajetória das partículas fluidas as bombas são classificadas em: - bombas centrifugas - bombas de fluxo misto ou helicoidais - bombas axiais

13 1- Bomba radial ou centrífuga Máquinas de reação; o escoamento ao passar pelo rotor é radial. Operam baixas vazões e altas alturas (pressões). Podem ter um (01) rotor ou vários rotores; simples sucção ou dupla sucção (rotor gêmeo); rotor fechado, semi aberto ou aberto, eixo horizontal ou vertical. Os rotores fechado, semi-aberto e aberto são utilizados em função da viscosidade ou do tipo do líquido.

14 1- Bomba radial ou centrífuga Rotores radiais de simples sucção e dupla sucção

15 1- Bomba radial ou centrífuga Rotores fechado, semi aberto e aberto

16 1- Bomba radial ou centrífuga Na figura abaixo, a bomba é classificada como sendo simples sucção, rotor radial ou centrífugo, de um (01) estágio e eixo horizontal. Saída Entrada Bomba radial, de simples sucção, um estágio e eixo vertical.

17 1- Bomba radial ou centrífuga A figura abaixo apresenta uma bomba de simples sucção, rotores radiais ou centrífugos, de quatro estágios e eixo horizontal. Saída Entrada Bomba centrífuga de (04) estágios, simples sucção e eixo horizontal.

18 2- Bomba de Fluxo Misto ou Diagonal Neste tipo de bomba o fluido chega axialmente ao rotor e já atinge as pás. As pás são de dupla curvatura impondo ao fluido uma trajetória em forma de curva reversa que chega ao bordo de saída da pá. Destina-se a serviços onde é necessário altas vazão e pequena altura.

19 3- Bomba Axial ou Propulsora O escoamento neste tipo de bomba é paralelo ao eixo, e o rotor aplica uma aceleração ao fluido dotando-o, na saída, de um movimento helicoidal superposto ao movimento axial. São destinadas a serviços caracterizados por altas vazões e baixos desníveis.

20 4- Bombas mistas São aquelas nas quais a água entra radialmente no rotor e é liberada axialmente. Pertencem a este tipo as turbinas Francis, introduzidas em Instalação de uma Turbina Francis

21 Bomba de eixo horizontal, simples sucção, escoamento misto e simples estágio 4- Bombas mistas Operam médias vazões e médias alturas. Podem ter um (01) rotor ou vários rotores, simples sucção ou dupla sucção. Entrada

22 4- Bombas mistas A figura mostra uma bomba de eixo vertical, simples sucção, três (03) estágios e rotores de escoamento misto. Neste caso os rotores estão submersos, mas o motor não. Elas também são conhecidas como de eixo prolongado, podendo ter um (01) ou mais rotores e com escoamento radial, misto ou axial. Existem outros tipos de bombas com eixo vertical. Por exemplo, as bombas submersas, onde bomba e o motor estão dentro do líquido. Essas bombas são utilizadas em poços profundos. Bomba de eixo vertical, simples sucção, três (03) estágios e rotores mistos

23 1.3. Ventiladores Definição: São definidos como geradores de fluxo, que trabalham com fluidos no estado gasoso, provocando uma diferença de pressão inferior a 0,2 [kgf/cm 2 ]. Desta forma, são considerados máquinas hidráulicas. Podem ser de escoamento centrífugo (radial), misto e axial. Ainda podem ser de simples sucção ou dupla sucção.

24 1.3. Ventiladores Centrífugo ou radial Misto ou diagonal Axial Rotores de ventiladores

25 1.3. Ventiladores Ventilador radial ou centrífugo Ventilador axial Ventiladores centrífugo e axial, ambos de simples sucção.

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