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UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA Rodovia BR 050, KM 78, Bloco 1D, 2º andar - Bairro Glória, Uberlândia-MG, CEP 38400-902 |
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Plano de Ensino
IDENTIFICAÇÃO
Componente Curricular: |
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Unidade Ofertante: |
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Optativa: |
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Professor(A): |
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Observações: |
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
Objetivo Geral: |
Definir e classificar os componentes de tubulações industriais que compõem um sistema hidráulico ou térmico. |
Objetivos Específicos: |
Projetar e especificar sistemas com máquinas de fluxo ou térmica e otimizar potências e rendimentos dessas instalações. |
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.
-Notas de aula, Lista de exercícios.
6.2. Atividades assíncronas
Obs.: Para permitir a vinculação dos alunos às salas virtuais do Microsoft Team® é necessário que cada aluno faça sua inscrição na plataforma usando seu e-mail institucional. E para que o professor possa vincular os alunos nas salas virtuais na modalidade de ‘participante’ é necessário que o docente possua a lista contendo nomes e e-mails institucionais dos alunos matriculados. É imprescindível que a coordenação gere esta lista em tempo hábil para que o docente possa configurar a sala de reuniões virtual de maneira que todos os alunos matriculados possam assistir às aulas.
[1] Atividades remotas feitas de maneira on-line, onde o docente e os alunos participam da aula por intermédio de uma sala virtual na Internet;
[2] Atividades e ensino e estudo feitas pelos alunos sem a presença do docente em tempo real. Atividades compostas pela proposição da realização de listas de exercícios, trabalhos e a visualização de vídeos previamente gravados e disponíveis nas plataformas de streaming selecionadas.
AVALIAÇÃO
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: _________________________
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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Referência: Processo nº 23117.066483/2021-36 | SEI nº 3156167 |