MÁQUINAS HIDRÁULICAS

AT-087

Universidade Federal do Paraná

Curso de Engenharia Industrial Madeireira

Dr. Alan Sulato de Andrade

alansulato@gmail.com

INTRODUÇÃO AS

MÁQUINAS HIDRÁULICAS

INTRODUÇÃO AS MÁQUINAS HIDRÁULICAS

MÁQUINAS HIDRÁULICAS:

Fazem parte de um grupo maior - MÁQUINAS DE FLUXO:

Máquina

INTRODUÇÃO AS MÁQUINAS HIDRÁULICAS

MÁQUINAS HIDRÁULICAS:

De uma forma geral, máquinas hidráulicas são

equipamentos que interagem com um fluído

incompressível.

Energia

Reservatório A

Unidade de Potência

MH

Reservatório B

~

W

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MÁQUINAS HIDRÁULICAS:

As máquinas de fluxo ou de fluído, nesta disciplina, devem ser entendidas como dispositivos transformadores de energia.

Por exemplo:

Energia contido em um reservatório / escoamento

↕

Energia mecânica

↕

Energia contido em um reservatório / escoamento

A

B

MH

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MÁQUINAS HIDRÁULICAS:

Foco direcionado para Máquinas Hidráulicas:

Considerar

(=C)

Lembrando que em Máquinas Térmicas

Considerar

(≠C)

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MÁQUINAS HIDRÁULICAS:

EVOLUÇÃO:

INTRODUÇÃO AS MÁQUINAS HIDRÁULICAS

MÁQUINAS HIDRÁULICAS:

EXEMPLOS:

Turbinas Hidráulicas

Turbinas Eólicas

Bombas

Ventiladores

Exaustores Exemplo de equipamentos

INTRODUÇÃO AS MÁQUINAS HIDRÁULICAS

MÁQUINAS HIDRÁULICAS:

As máquinas hidráulicas podem ser classificadas de em:

Turbomáquinas,

Energia - movimento [(v1²-v2²)/2g]

Máquinas de deslocamento positivo

Energia - pressão [(p1-p2)/]

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MÁQUINAS HIDRÁULICAS:

TURBOMÁQUINAS

Sua característica básica é que o agente fornecedor

ou receptor de energia no rotor é um fluido em

escoamento contínuo através das fronteiras do

volume de controle.

Importância dos conceitos fundamentais da

Termodinâmica

INTRODUÇÃO AS MÁQUINAS HIDRÁULICAS

MÁQUINAS HIDRÁULICAS:

TURBOMÁQUINAS

Estas máquinas podem ser sub-divididas em duas

categorias:

Máquinas motrizes,

Máquinas operatrizes.

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MÁQUINAS HIDRÁULICAS:

TURBOMÁQUINAS

MOTRIZES

As máquinas motrizes transformam a energia contida

em um fluído em energia mecânica. Caso esteja

conectada a um gerador, pode produzir energia

elétrica.

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MÁQUINAS HIDRÁULICAS:

TURBOMÁQUINAS

MOTRIZES

Turbinas hidráulicas e eólicas.

Montante

Jusante

Barragem

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MÁQUINAS HIDRÁULICAS:

TURBOMÁQUINAS

MOTRIZES

Centrais hidroelétricas. Turbinas Pelton: Máquinas de ação, escoamento tangencial. Operam

altas quedas e baixas vazões.

Turbinas Francis: Máquinas de reação, escoamento radial (lenta e

normal) e escoamento misto (rápida). Operam médias vazões e médias

quedas. Itaipu 20 unidades de 700MW = 14.000 MW

Turbinas utilizadas no Projeto Belo Monte

Turbinas axiais: Máquinas de reação, escoamento axial. Operam grandes

vazões e baixas quedas.

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MÁQUINAS HIDRÁULICAS:

TURBOMÁQUINAS

MOTRIZES

Centrais eólicas. Os principais centros de geração de energia eólica do país: Complexo

eólico Alto Sertão I, situado na Bahia, com capacidade de gerar até

300MW , seguido do Parque eólico de Osório, localizado no Rio Grande

do Sul, com a capacidade de gerar até 150 MW. O parque eólico de

Palmas visa a produção de energia eólica no município de Palmas no

estado do Paraná na divisa com Santa Catarina.

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MÁQUINAS HIDRÁULICAS:

TURBOMÁQUINAS

OPERATRIZES

As máquinas operatrizes absorvem energia mecânica

e transferem a energia para o fluído.

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MÁQUINAS HIDRÁULICAS:

TURBOMÁQUINAS

OPERATRIZES

Bombas, ventiladores e exaustores.

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MÁQUINAS HIDRÁULICAS:

TURBOMÁQUINAS

OPERATRIZES

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MÁQUINAS HIDRÁULICAS:

MÁQUINAS DE DESLOCAMENTO POSITIVO

Sua característica básica consiste num fluxo de fluído

intermitente que ao ser confinado transmite força,

torque ou potência.

INTRODUÇÃO AS MÁQUINAS HIDRÁULICAS

MÁQUINAS HIDRÁULICAS:

MÁQUINAS DE DESLOCAMENTO POSITIVO

Exemplos:

FLUÍDO DE TRABALHO DESIGNAÇÃO

líquido bomba de engrenagens, de cavidade progressiva, de parafuso

INTRODUÇÃO AS MÁQUINAS HIDRÁULICAS

COMPARATIVO:

TURBOMÁQUINAS MÁQUINAS DE DESLOCAMENTO POSITIVO

alta rotação baixas e médias rotações

potência específica elevada

(potência/peso)

potência específica média p/ baixa

(potência/peso)

não há dispositivos com movimento

alternativo

várias têm dispositivos com movimento

alternativo

médias e baixas pressões de trabalho altas e muito altas pressões de trabalho

não operam eficientemente com fluidos

de viscosidade elevada

adequadas para operar com fluidos de

viscosidade elevada

vazão contínua na maior parte dos casos, vazão intermitente

energia cinética surge no processo de

transformação de energia

energia cinética não tem papel significativo no

processo de transformação de energia

na maioria dos casos, projeto

hidrodinâmico e características

construtivas mais complexas que as

máquinas de deslocamento

na maioria dos casos, projeto hidrodinâmico e

características construtivas mais simples que

as máquinas de fluxo