Sistemas Fluidomecânicos

Sistemas Fluidomecânicos

Conjunto formado por máquinas e/ou dispositivos cuja função é extrair ou adicionar energia de/para um fluido de trabalho.

O fluido de trabalho pode estar confinado entre as fronteiras do sistema formado pelo conjunto de máquinas e dispositivos, ou escoar através destas fronteiras (o que, para nossa análise, caracteriza um volume de controle na perspectiva da termodinâmica ou da mecânica dos fluidos).

Constituem os sistemas fluidomecânicos:

as máquinas de fluido, e

os sistemas hidráulicos e pneumáticos.

As máquinas, nesta disciplina, são entendidas como transformadores de energia. São constituídas de um motor e um gerador, normalmente acoplados através de um eixo. O motor é acionado por uma certa modalidade de energia, transforma-a em trabalho, que é transmitido, através do eixo, ao gerador. Este, por seu lado, transforma-o na modalidade final de energia desejada. Exemplos típicos: turbina hidráulica, bomba centrífuga, ventiladores, compressores frigoríficos, bomba de ar manual, freio hidráulico de um veículo, dinamômetro hidráulico.

As máquinas podem ser sub-classificadas:

máquinas de fluido: agente fornecedor ou receptor de energia no rotor é um fluido em escoamento através das fronteiras do volume de controle;

controles hidráulicos e pneumáticos: fluido confinado transmite força, torque ou potência.

As máquinas de fluido, por sua vez, se sub-dividem em:

máquinas de fluxo;

máquinas de deslocamento

Exemplos de máquinas de fluxo:

Máquinas de Fluxo

Fluido de trabalho Designação

líquido turbina hidráulica e bomba centrífuga

gás (neutro) ventilador, turbocompressor

vapor (água, freon, etc) turbina a vapor, turbocompressor frigorífico

gás de combustão turbina a gás, motor de reação

Exemplos de máquinas de deslocamento:

Máquinas de Deslocamento

Fluido de trabalho Designação

líquido bomba de engrenagens, de cavidade progressiva, de parafuso

gás (neutro) compressor alternativo, compressor rotativo

vapor (freon, amônia, etc) compressor alternativo, compressor rotativo

gás de combustão motor alternativo de pistão

Características Principais

Máquinas de fluxo Máquinas de deslocamento

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

Bombas Hidráulicas

Bombas são máquinas destinadas a promover o transporte de líquidos. De acordo com nossas classificações iniciais, são máquinas de fluxo, semelhantes, em termos dos princípios operacionais, aos ventiladores e, de certa forma, às turbinas hidráulicas. As bombas promovem o deslocamento de líquidos, os ventiladores propiciam a movimentação de gases, ambos transferindo energia a estes fluidos de trabalho. As turbinas hidráulicas retiram energia do fluido de trabalho. Neste sentido, os ventiladores não deixam de ser bombas de gases. Entretanto, a designação corrente no meio profissional discrimina bombas de ventiladores, de acordo com o fluido de trabalho de cada um.

Classificação das bombas hidráulicas:

Bomba de Arquimedes (bomba de parafuso)

Arquimedes: Matemático grego, viveu entre 298 AC e 212 AC. Considerado o maior matemático dos tempos antigos. Inventou a catapulta e também a bomba mostrada na figura acima, quando estava no Egito. Arquimedes fez contribuições originais à geometria, no cálculo das áreas de figuras planas, e no cálculo das áreas e volumes de superfícies curvas. Ele fez uma aproximação para o número Pi, entre 310/71 e 31/7. Na Mecânica Teórica Arquimedes é responsável por teoremas fundamentais sobre o centro de gravidade de corpos. Tornou-se famoso também por ter ununciado o Princípio de Arquimedes.

Bomba