1. As Máquinas Hidráulicas de Fluxo · 1- Bomba radial ou centrífuga Na figura abaixo, a bomba é classificada como sendo simples sucção, rotor radial ou centrífugo, de um (01)

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:

Emecânica ⇔ Ecinética ⇔ Epressão.

• 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.


• 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


Turbinas: elas têm as mesmas partes funcionais que as bombasfuncionando 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.

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:

Emecânica ⇔ Ehidráulica


Sistema hidrodinâmico rotativo de uma bomba hidráulica de fluxo.


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.

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

ASPIRALCAIXA

ENTRADA

SAIDA

Esquema do sistema hidrodinâmico fixo de uma bomba hidráulica de fluxo.

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 nomede 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

ASPIRALCAIXA

ENTRADA

SAIDA

3- Sistema de Suporte Mecânico (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.

Corte parcial de uma Bomba Hidráulica de fluxo, com destaque para o conjunto de mancais de rolamento, que compõem o SSM.

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

1.2. Rotor das Bombas Hidráulicas de Fluxo

• O rotor é de forma circular, dotado de pás, e transfere energia mecânicade 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

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

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.


Rotores radiais de simples sucção e dupla sucção


Rotores fechado, semi aberto e aberto

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

Entrada

Saída

Bomba radial, de simples sucção, um estágio e eixo vertical.

1- Bomba radial ou centrífugaA figura abaixo apresenta uma bomba de simples sucção, rotores radiais ou centrífugos, de quatro estágios e eixo horizontal.

EntradaSaída

Bomba centrífuga de (04) estágios, simples sucção e eixo horizontal.

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.

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.

4- Bombas mistas

São aquelas nas quais a água entra radialmente no rotor e éliberada axialmente. Pertencem a este tipo as turbinas Francis, introduzidas em 1849.

Instalação de uma Turbina Francis

4- Bombas mistas

• Operam médias vazões e médias alturas. • Podem ter um (01) rotor ou vários rotores, simples sucção ou dupla

sucção.

Entrada

Bomba de eixo horizontal, simples sucção, escoamento misto e simples estágio

4- Bombas mistas

Bomba de eixo vertical, simples sucção, três (03) estágios e rotores mistos

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 escoamentoradial, 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.

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/cm2]. Desta forma, são considerados “máquinas hidráulicas”.

• Podem ser de escoamento centrífugo (radial), misto e axial. Ainda podem ser de simples sucção ou dupla sucção.

1.3. Ventiladores

Centrífugo ou radial AxialMisto ou diagonal

Rotores de ventiladores

1.3. Ventiladores

Ventilador radial ou centrífugo Ventilador axial

Ventiladores centrífugo e axial, ambos de simples sucção.

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1. As Máquinas Hidráulicas de Fluxo · 1- Bomba radial ou centrífuga Na figura abaixo, a bomba é classificada como sendo simples sucção, rotor radial ou centrífugo, de um (01)