Introdução às máquinas hidráulicas
Olá, estudante!
Este é o momento em que você colocará a “mão na massa”. Na proposta abaixo, você será convidado(a) a realizar uma atividade prática aplicando os conteúdos estudados até aqui. Você irá desenvolver habilidades e competências importantes para seu desenvolvimento profissional. Preparado(a)?
Antes de iniciar, veja a seguir as habilidades contempladas nessa atividade prática:
- compreender os conceitos iniciais sobre o funcionamento das máquinas hidráulicas; e
- aplicar o conhecimento sobre a classificação e princípios físicos de funcionamento das máquinas hidráulicas com base na transformação energética do fluido em seu interior.
Segundo Çengel e Cimbala (2015), as bombas e as turbinas são máquinas hidráulicas, também denominadas como turbomáquinas. Uma maneira de se classificar as máquinas hidráulicas é com relação ao seu comportamento energético. Assim, elas podem ser divididas em dois subgrupos: as máquinas operatrizes e as máquinas motrizes. As máquinas motrizes têm o propósito de transformar a energia hidráulica do fluido em energia mecânica. De maneira contrária, as máquinas operatrizes transformam energia mecânica em energia hidráulica para o fluido.
De forma esquemática, a figura mostra a diferença entre o comportamento entre duas das máquinas hidráulicas mais utilizadas no que diz respeito às transformações energéticas. A letra \(ω\) representa trabalho de eixo (a energia mecânica) fornecido ou recebido pela máquina hidráulica. A variável (E\(_s\)) representa a energia de saída do fluido e a energia do fluido na entrada da máquina hidráulica é (E\(_E\)).
Fonte: Çengel e Cimbala (2015, p. 647).
#PraCegoVer: a figura apresenta duas imagens em formato de bloco. A primeira imagem (a), que representa o primeiro bloco, na região superior da figura, mostra o comportamento energético de uma bomba hidráulica, na qual fluido entra do lado esquerdo da bomba hidráulica com energia (E\(_E\)) e a saída é do lado direito da bomba, denominado saída com energia (E\(_s\)). Também há uma seta entrando no plano da página, para dentro de um eixo, com letra grega \(ω\) indicando sentido de rotação no sentido horário. A imagem (b), que representa o segundo bloco, parte inferior da figura, mostra o comportamento de uma turbina hidráulica, na qual o fluido entra do lado esquerdo da bomba hidráulica com energia (E\(_E\)) e a saída é do lado direito da bomba, denominado saída com energia (E\(_s\)). Nesta figura, também há uma seta saindo do plano da página, de dentro de um eixo, com letra grega \(ω\) indicando sentido de rotação no sentido horário.
Vamos Praticar
Durante o escoamento, um fluido pode apresentar três formas possíveis de energia: energia cinética, energia potencial gravitacional e energia de pressão. Então, uma máquina hidráulica pode tanto fornecer mais energia a um fluido quanto retirar energia deste fluido para transformá-la em energia elétrica, por exemplo.
Com relação ao comportamento energético das bombas e turbinas hidráulicas, em qual destas máquinas hidráulicas a energia de saída do fluido (E\(_s\)) será maior que a energia de entrada (E\(_E\))? Em qual delas houve geração de energia mecânica ou trabalho de eixo por meio de trabalho de eixo \(ω\)? Justifique sua reflexão. Ao final, disponibilize seu trabalho no fórum da seção.
ÇENGEL, Y. A.; CIMBALA, J. M. Mecânica dos fluidos. 3. ed. Porto Alegre: AMGH, 2015.