Plano de Ensino

IDENTIFICAÇÃO

EMENTA

Máquinas hidráulicas; Definições e generalidades; Sistemas com bombas centrífugas; Sistemas com ventiladores centrífugos, curvas de rendimentos das máquinas de fluxo; Sistemas com máquinas de deslocamento positivo; Turbinas à gás e à vapor; Semelhança aplicada às máquinas de fluxo; Curvas características das máquinas térmicas; Sistemas com turbinas à gás e com turbo compressores.

JUSTIFICATIVA

Fornecer a base de máquinas e a solução de redes hidráulicas, essencial à formação do engenheiro mecânico. Proporcionar a construção do conhecimento, o desenvolvimento de raciocínio e senso crítico para interpretar, analisar e resolver problemas envolvendo perda de carga e perdas localizadas em escoamentos internos.

OBJETIVO

PROGRAMA

1. MÁQUINAS HIDRÁULICAS: GENERALIDADES - Definição e generalidades

1.1. Definições de Máquinas de Fluxo e máquinas de Deslocamento Positivo

1.2. Componentes de Máquinas de Fluxo e Máquinas de Deslocamento Positivo

1.3. O rotor da Máquina de fluxo, Componentes de escoamentos do fluido nos planos principais

1.4. Triângulos de velocidades na entrada e na saída do rotor de uma máquina de fluxo

1.5. Primeira forma da Equação de Euler para as máquinas de fluxo

1.6. Equação de Bernoulli para o escoamento no rotor para um observador movendo-se no rotor ou parado em relação ao solo.

1.7. Segunda forma da Equação de Euler para as máquinas de fluxo

1.8. Grau de reação das máquinas de fluxo

1.9. Exemplos de aplicações do grau de reação para as turbinas Pelton, Francis e para as bombas centrífugas.

2. SISTEMAS COM BOMBAS CENTRÍFUGAS

2.1. Rotor – tipos constitutivos

2.2. Carcaça da bomba

2.3. Escorva da bomba

2.4. Tipos de válvulas para isolamento das bombas e para a recirculação (By-pass)

2.5. Válvulas de retenção instaladas na sucção e na descarga das bombas

2.6. Diâmetros comerciais das tubulações de sucção e de descarga das bombas para os aços, materiais plásticos e cobre

2.7. Espessuras padronizadas dos tubos – cálculo da espessura mínima da parede

2.8. Modelagem das dissipações nos tubos, válvulas e nos acessórios das tubulações de sistemas de bombeamento

2.9. Fórmula de Darcy

2.10. Equação de Colebrook e White

2.11. Altura manométrica da bomba requerida pelo sistema

2.12. Acoplamento da altura manométrica requerida pelo sistema com a obtida pela primeira equação de Euler (exemplo de cálculo)

2.13. Determinação experimental das curvas características e de rendimentos das bombas centrífugas

2.14. Catálogos de fabricantes com curvas características e de rendimentos de bombas centrífugas de simples e múltiplos estágios e para bombas submersas para poços artesianos.

2.15. Método dos mínimos quadrados para ajustes das curvas características e de rendimentos das bombas

2.16. Método de interpolação de Lagrange e “spline” para ajustes de curvas das bombas

2.17. Algoritmos para a especificação de sistemas de bombeamento

3. SISTEMAS COM VENTILADORES

3.1. Definição e características dos ventiladores centrífugos

3.2. Ordem de grandeza dos termos de energia cinética, de pressão e potencial da pressão manométrica requerida pelo sistema ao ventilador

3.3. Pressão estática e dinâmica do ventilador

3.4. Curvas características e de rendimento dos ventiladores centrífugos.

3.5. Adaptação do algoritmo do sistema de bombeamento ao projeto e especificação de sistemas com ventiladores centrífugos

3.6. Exemplos de projetos de especificação de sistemas com ventiladores centrífugos

4. CURVAS DE RENDIMENTOS DAS MÁQUINAS DE FLUXO

4.1. Rendimento hidráulico das máquinas de fluxo

4.2. Razão da velocidade da pá

4.3. Coeficiente de velocidade da pá

4.4. Coeficiente do bocal para uma turbina de ação

4.5. Expressão global do rendimento hidráulico de uma máquina de fluxo em função do grau de reação, dos ângulos de entrada e de saída da razão de velocidade da pá, do coeficiente da pá e das relações entre os diâmetros de entrada e saída do rotor

4.6. Rendimento hidráulico de uma máquina de fluxo

4.7. Rendimento Mecânico e total de uma máquina de fluxo

4.8. Curvas de operações das turbinas de ação e reação

4.9. Altura líquida da turbina

4.10. O distribuidor e o servo-motor de uma turbina de uma central hidrelétrica

4.11. Curva de vazão em função da fração de abertura do distribuidor

4.12. Barragem “stop.log”, conduto forçado e de sucção e vertedouro de uma central hidrelétrica

4.13. Acoplamento da curva característica de uma turbina de uma central hidrelétrica com a curva do sistema

4.14. Algoritmo para a modelagem das curvas características e de rendimento de uma turbina de uma central hidreléctrica e o acoplamento com a curva do sistema (conduto forçado e de sucção). Vazão e rendimento de operação

4.15. Exemplo de aplicação de uma central hidrelétrica

5. SISTEMAS COM MÁQUINA DE DESLOCAMENTO POSITIVO

5.1. Princípio do deslocamento positivo

5.2. Classificação das máquinas de deslocamento positivo

5.3. Bombas de êmbolo

5.4. Bombas de palheta

5.5. Bombas de engrenagem

5.6. Rendimento volumétrico das máquinas de deslocamento positivo

5.7. Potência indicada e rendimento indicado das máquinas de deslocamento positivo

5.8. Vazão e potência instantânea e média das máquinas de deslocamento positivo

5.9. Exemplo numérico de sistema com máquina de deslocamento positivo.

6. TURBINAS A GÁS E A VAPOR

6.1. Semelhança e desempenho das turbomáquinas

6.2. Fator de vazão

6.3. Fator de Entalpia

6.4. Classificação das máquinas de fluxo em função do domínio no plano

6.5. Diâmetro reduzido da máquina, rotação reduzida e fatores de projeto

6.6. Desempenhos à diferentes regimes

6.7. Curvas características das turbinas à gás e dos turbocompressores

6.8. Acoplamentos das curvas do sistema externo com as curvas das turbinas à gás e com as dos turbocompressores

METODOLOGIA

As atividades de ensino estão divididas em síncronas[1] e assíncronas[2]. A carga horária da disciplina (60h) será dividida conforme seguem as próximas seções.

6.1. Atividades síncronas.

• Carga horária prevista: 50h
• Dias e horários (conforme grade horária vigente):
  • Quarta-feira: das 16:50 até às 18:30;
  • Sexta-feira: das 13:10 até às 14:50.
• Abordagem:
  • Ministrar os conteúdos teóricos previstos no programa da disciplina;
  • Atender às dúvidas dos alunos durante a aula on-line;
  • Contextualização dos conteúdos com exemplos aplicáveis à indústria.
• Plataforma virtual:
  • Microsoft Teams®[3]. Depois de cadastrado, o aluno será vinculado à sala virtual pelo próprio docente e passará a receber as notificações sobre aulas e atividades;
  • Inscrição: alunos devem usar o e-mail institucional para se cadastrar por meio do link: https://www.microsoft.com/pt-br/microsoft-365/microsoft-teams/download-app#office-SmsEmail-ntsjwrn , conforme descrito no OFÍCIO Nº 113/2020/CTI/REITO-UFU;
  • O professor montará a sala virtual para vincular os alunos matriculados (informação fornecida pela coordenação do curso);
  •  Materiais de apoio ao ensino remoto:

-Notas de aula, Lista de exercícios.

• Vídeos das aulas. Todas as aulas síncronas serão gravadas e publicadas na plataforma Microsoft Teams Streamer®, acessível pelo Teams de cada aluno, para acesso remoto.

6.2. Atividades assíncronas

• Carga horária prevista: 10h;
• Dias e horários: definidos pelos próprios alunos;

AVALIAÇÃO

• Provas individuais.  Cada aluno receberá uma prova, por meio do canal Teams®, para resolução no prazo de 24 horas. O aluno deve resolver a prova, ao concluí-la, deve escanear ou tirar fotos da folha de resposta para enviar ao docente, também pelo canal apropriado do Teams®.

      1ª. Prova: valor P1=30 pontos

      2ª. Prova: valor P2=30 pontos

      3ª. Prova: valor P3=40 pontos

Nota Final NF=P1+P2+P3

BIBLIOGRAFIA

Básica

FOX, R. W., MCDONALD, A.T., 2006, "Introdução à Mecânica dos Fluidos", Guanabara, Rio De Janeiro, 6a Ed., Brasil.

MACINTYRE, A. J., 1982, “Bombas e instalações de bombeamento, Guanabara Dois, Rio de Janeiro.

PFLEIDERER, C., PETERMANN, H., 1979, Máquinas de fluxo, Rio de Janeiro : São Paulo: Livros

Técnicos e Científicos.

Complementar

GILES, R. V., Mecânica dos fluidos e hidráulica, Rio de Janeiro: McGraw-Hill, 1976.

TELLES, P. C. S., Tubulações industriais: calculo, 6ª edição, 1982.

TELLES, P. C. S., Tubulações industriais: materiais, projeto e desenho, 6ª edição, Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 1982.

TELLES, P. C. S., Tubulações industriais: materiais, projeto, montagem. 10ª edição, Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 2001.

WIENDL, W. G., Tubulações para água, São Paulo: Centro Tecnologico de Saneamento Basico, 1973

APROVAÇÃO

Aprovado em reunião do Colegiado realizada em: ____/____/______

Coordenação do Curso de Graduação: _________________________

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Documento assinado eletronicamente por Valério Luiz Borges, Professor(a) do Magistério Superior, em 08/11/2021, às 15:41, conforme horário oficial de Brasília, com fundamento no art. 6º, § 1º, do Decreto nº 8.539, de 8 de outubro de 2015.

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A autenticidade deste documento pode ser conferida no site https://www.sei.ufu.br/sei/controlador_externo.php?acao=documento_conferir&id_orgao_acesso_externo=0, informando o código verificador 3156167 e o código CRC 1E0CEEDA.

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