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Máquinas de Fluidos
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Elementos Construtivos
As máquinas de fluxo estão compostas por diversas partes e/ou dispositivos,
tais como:
ROTOR SISTEMA DIRETOR
Elementos essenciais para o funcionamento da máquina:
CARCAÇA
EIXO
MANCAIS
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
SISTEMA DE LUBRIFICAÇÃO

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O Rotor (Impelidor)
Dispositivo onde ocorre a transformação de energia mecânica em energia
de fluido, ou vice-versa.
Peça mais importante de uma máquina de fluxo.
Constituído de um determinado número de pás giratórias que dividem o
espaço em canais, por onde circula o fluido de trabalho.

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O Rotor
Exemplos de rotores de máquinas de fluxo.

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O Sistema Diretor
Em bombas este dispositivo encontra-se alojado após o rotor.
O fluido que passa pelo rotor recebe energia cinética e potencial.
Como a finalidade das bombas é transferir para o fluido em movimento
mais energia potencial (Ep) que energia cinética (Ec); coloca-se o
distribuidor após o rotor no sentido de orientar o fluxo para menor impacto
e choques.
Em uma bomba centrífuga, o sistema diretor
é um difusor que transforma parte da
energia de velocidade do líquido em energia
de pressão.

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O Sistema Diretor
Sistema diretor em forma de caixa
espiral de uma bomba centrífuga.

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O Sistema Diretor
Sistema diretor em forma de caixa espiral de uma bomba centrífuga.

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O Sistema Diretor
Em turbinas, o fluido dotado de energia cinética e de energia potencial,
antes de encontrar o rotor, encontra o distribuidor cuja função, que é, além
de orientar o fluxo de fluido segundo as pás do rotor, para reduzir os efeitos
de choques, tem como objetivo principal transformar a energia potencial
contida no fluido em movimento em energia cinética antes do rotor.

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O Sistema Diretor
Sistema diretor em forma de caixa espiral de uma turbina hidráulica.

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O Sistema Diretor
Em uma turbina hidráulica do tipo Pelton, o sistema diretor é um injetor
que transforma a energia de pressão do fluido em energia de velocidade
que será fornecida ao rotor através de jatos convenientemente orientados.
Turbina hidráulica do tipo Pelton
Sistema Diretor do tipo Pelton (Injetor)

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O Sistema Diretor
Em alguns tipos de máquinas o sistema diretor não se faz presente, como
nos ventiladores axiais de uso doméstico.
A existência do rotor, no entanto, é imprescindível para a caracterização de
uma máquina de fluxo.
Ventilador axial de uso doméstico.

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Desmonte de uma Bomba Centrífuga

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Classificação das Máquinas de Fluxo
Segundo a direção da conversão de energia;
Segundo a forma dos canais entre as pás do rotor;
Segundo a trajetória do fluido no rotor.
Máquina de Fluxo Motriz (MFM), também denominada motora (turbinas).
Máquina de Fluxo Operatriz (MFO), também denominada geradora
(bombas).
No primeiro tipo a energia do fluido diminui durante a sua passagem
pela máquina, no segundo, a energia do fluido aumenta.
Segundo a Direção de Conversão de Energia:

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Máquinas de Fluxo Motoras
São dispositivos onde os fluidos cedem energia para a máquina, que a
converte em trabalho mecânico.
De modo geral, destinam-se a acionar outras máquinas, principalmente,
geradores de energia elétrica.
Os tipos mais comuns são: turbinas hidráulicas, turbinas a gás,
turbinas a vapor e turbinas eólicas.

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Turbina Kaplan

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Turbina Francis

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Funcionamento de uma roda Pelton utilizada na geração de energia elétrica.

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Turbina Pelton em funcionamento

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Exemplos de máquinas de fluxo motoras (turbinas a gás).

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Turbina a gás e câmara de combustão.

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Caça F-35 com turbina a gás operacional.

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Turbina a Gás

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Turbinas Eólicas.

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Turbinas Eólicas.

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Turbina Eólica

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Máquinas de Fluxo Geradoras
São aquelas que recebem trabalho mecânico, geralmente de outra máquina,
que o converte em energia cedida para os fluidos, causando aumento na
energia do fluido. São exemplos deste tipo: bombas centrífugas,
ventiladores, sopradores, compressores centrífugos.
Exemplos de máquinas de fluxo geradoras (bombas centrífugas).

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Exemplos de máquinas de fluxo geradoras (bombas centrífugas).

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Bomba Hidráulica com Palhetas

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Exemplos de máquinas de fluxo geradoras (ventiladores axiais e centrífugos).

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Exemplos de máquinas de fluxo geradoras (compressor axial e centrífugo).

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Resumo
Classificação das máquinas de fluxo segundo a direção da conversão de energia.

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São classificados em: Máquinas de Fluxo de Ação e Máquinas de Fluxo
de Reação.
Segundo a Forma dos Canais entre as Pás do Rotor:

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Máquinas de Fluxo de Ação
São máquinas acionadas por um ou mais jatos livres de alta velocidade.
Cada jato é acelerado em um bocal separado do rotor. Nestes dispositivos
não há um aumento ou queda da pressão do fluido que passa através do
rotor.
Exemplos de máquinas de fluxo de ação.

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Máquinas de Fluxo de Reação
São dispositivos onde parte da energia do fluido é transformada em energia
cinética antes da entrada no rotor, durante sua passagem por perfis
ajustáveis (distribuidor), e o restante da transformação ocorre no próprio
rotor. Nestas máquinas o rotor é preenchido de líquido.
Exemplos de máquinas de fluxo de reação.

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São classificados em:
Segundo a Trajetória do Fluido no Rotor:
Máquinas de Fluxo Axiais
Máquinas de Fluxo Radiais
Máquinas de Fluxo Mistas

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Nestes dispositivos o escoamento do fluido ocorre na direção paralela ao
eixo do rotor. Exemplo: ventiladores, hélices.
Exemplos de máquinas de fluxo axiais.

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Nestes dispositivos o escoamento do fluido ocorre na direção paralela ao
eixo do rotor. Exemplo: ventiladores, hélices.
Exemplos de máquinas de fluxo axiais.

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Máquinas de Fluxo Radiais
Nestes dispositivos o escoamento é predominantemente na direção radial
do rotor, ou seja, perpendicular ao eixo do rotor, conforme Fig. 2.16.
Exemplo: bomba centrífuga.
Exemplos de máquinas de fluxo radiais.

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Máquinas de Fluxo Mistas
Nestes dispositivos o escoamento se processa na diagonal, parte axial e
parte radial. Exemplo: turbina Francis rápida.
Exemplos de máquinas de fluxo mistas.

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Tipos de Máquinas de Fluidos Características de funcionamento
Máquinas de
Deslocamento
Positivo
Máquinas Alternativas
Pistão - Funcionam com média e baixa rotação.
- Potência específica média p/baixa
(Potência/peso)
- Trabalha em pressões elevadas.
- Opera de forma eficiente com fluidos de alta
viscosidade.
- Trabalha na maioria dos casos com vazão
intermitente.
- Predomina a energia de pressão.
- Projeto e características de construção
simples.
Êmbolo
Diafragma
Máquinas Rotativas
Engrenagens
Lóbulos
Parafusos
Palhetas
Deslizantes
Máquinas de
Fluxo
Máquinas Centrífugas
Puras ou Radiais - Funcionam com alta rotação.
- Potência específica elevada (Potência/peso)
- Funciona com médias e baixas pressões.
- Não opera eficientemente com fluidos de
alta viscosidade.
- Trabalha com vazão continua.
- Predomina a energia cinética.
- Projeto e características de construção
complexas.
Tipo Francis
Máquinas de Fluxo Misto
Máquinas de Fluxo Axial
Máquinas Periféricas ou Regenerativas

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