Aula 07 - Velocidade e Vazão em Hidrânica

ENGENHARIA CIVIL Prof José Eduardo De Mendonça UNIARA 2022 HIDRÁULICA I AULA 07 16032022 TÓPICOS DA AULA DE HOJE Variáveis em Estudo 5 Velocidade e Vazão ESCOAMENTO DE UM FLUÍDO VELOCIDADE E VAZÃO EM VOLUME MASSA E PESO INTRODUÇÃO A VELOCIDADE E VAZÃO A Velocidade e a Vazão de um fluido são estudados na área da Hidráulica denominada de Cinemática É a ramificação da Mecânica dos Fluidos que estuda o comportamento de um fluido em uma condição movimento Para que haja movimento devemos ter velocidade diferente de zero deste fluido em qualquer sistema estudado mas deve ser constante condição fluido ideal INTRODUÇÃO A VELOCIDADE E VAZÃO Considerações Iniciais ao estudo Para os estudos de Velocidade e a Vazão de um fluido sempre considerar um Volume de Controle onde estarão contidos o conjunto de partículas deste fluido em questão Após os cálculos estender o resultado para todo o sistema e apresentar as Velocidades e Vazões Médias INTRODUÇÃO A VELOCIDADE E VAZÃO Volume de Controle Vc INTRODUÇÃO A VELOCIDADE E VAZÃO A Velocidade do Fluido em uma tubulação Velocidade de uma seção A do fluido em deslocamento é definida como a razão entre a distância percorrida d entre dois pontos determinados pelo tempo do deslocamento t Velocidade Deslocamento Tempo dt ms INTRODUÇÃO A VELOCIDADE E VAZÃO Vazão Na hidráulica definese vazão como a relação entre o volume deslocado e o tempo decorrido para o evento A vazão pode ser determinada a partir do escoamento de um fluido através de determinada seção transversal de um conduto livre canal rio ou tubulação aberta ou de um conduto forçado tubulação com pressão positiva ou negativa As unidades de medida adotadas são geralmente o m³s m³h lh ou o ls Volume Area x Deslocamento Vol S x d Area Pi D24 Q Area x Velocidade VAZÃO DE UM FLUIDO Podemos estudar o comportamento de um Fluido em três dimensões de variáveis 1VOLUME 2MASSA 3PESO VAZÃO EM VOLUME Vazão em Volume é o volume de fluido que escoa através de uma certa seção em um intervalo de tempo VAZÃO EM VOLUME Vazão QVt VAs QAv Q vazão V volume t tempo A área s distância v velocidade VAZÕES EM VOLUME MASSA E PESO PARTIR DAS DEFINIÇÕES PARA VAZÃO Qv Vt volume V Ad A x d t QvA v Qm mt massa ρ m V m ρ V Qm ρ Qv Qp Pt peso P mg γ ρ g Qp γ Qv PODEMOS EXPRESSAR A VAZÃO POR 3 VARÍAVEIS EXERCÍCIOS 1 Ler atentamente o enunciado e entender 2 Listar o que é dado e o que se pede 3 Verificar se os dados estão todos na mesma unidade 3 Se não fazer as conversões para o sistema métrico 4 Listar as Fórmulas para as incógnitas 5 Isolar as incógnitas e fazer cálculos 6 Cuidado com os valores de potencia de 10x 1 Calcular a vazão em volume massa e peso de uma tubulação de abastecimento de um edifício sendo que a velocidade máxima de abastecimento é de 265 ms e a tubulação é de PVC e tem diâmetro de 60 mm São dados os valores de ρH2O 1000 kgm3 e ɣH2O 10000 Nm3 DADOS v 265 ms D 60 mm 60 mm 1000 006 m PEDESE Vazão max Qv Qm Qp no SI EQUAÇÕES DA VAZÃO EM VOLUME MASSA E PESO Qv A x v Qm ρ Qv Qp ɣ Qv SOLUÇÃO 1 Qv A x v Qv A DADOS V 265 ms D 006 m 2 Calculo da área A Pi D24 314 x 00624 000283 m2 A 283 103 m2 3 Calcular vazão Qv A x v Qv 283 103 x 265 74995 x 103 00075 m3s Qv 00075 m3s CALCULOS VAZÃO EM MASSA ρH2O 1000 kgm3 ɣH2O 10000 Nm3 Qv 000750m3s Qm ρ Qv Qm 1000 x 00075 kgm3 x m3s kgs Qm 7500 kgs VAZÃO EM PESO Qp ɣ Qv Qp 10000 x 00075 Ns m3s Qp 750 Ns Calcular o tempo que levará para encher um tambor de 214 litros sabendose que a velocidade de escoamento do líquido é de 03 ms e o diâmetro do tubo conectado ao tambor é igual a 300 mm DADOS Vol 214 litros 0214 m3 v 03 ms D 30 mm 003 m PEDESE Tempo de enchimento t seg EQUAÇÕES DA VAZÃO EM VOLUME Qvol Volumet Vt Qvol Area x velocidade Qv A x d CÁLCULOS 1 Para se calcular o tempo de enchimento da equação Qvol Volumet Vt t Vol Qvol Vol 0214 m3 preciso de Qvol 2 Da equação Qvol Area x velocidade Qv A x v v 03 ms A Pi d24 3 Calculo da área A Pi d24 314 x 00324 0000706 m2 A 706 104 m2 4 Substituindo na 2 Qv A x v Qv 706 104 x 03 Qv 212 x 104 m3s 5 Substituindo na 1 t Vol Qvol T 0214 212 x 104 01000943 x 10 104 100943 s 16824 min Do exercício anterior calcular as vazões em massa e em peso para o Fluido dados a densidade e o peso especifico ρH2O 1000 kgm3 ɣH2O 10000 Nm3 Qv 212 x 104 m3s Qm ρ Qv Qm 1000 x 212 x 104 m3s Qm 103 x 212 x 104 103 x 104 101 Qm 212 x 101 Qm 0212 kgs vazões em peso para o Fluido dados a densidade e o peso especifico ρH2O 1000 kgm3 ɣH2O 10000 Nm3 Qv 212 x 104 m3s Qp ɣ Qv Qp 10000 x 212 x 104 m3s Qp 104 x 212 x 104 104 x 104 1 Qp 212 x 1 Qp 212 Ns Para casa Calcular o diâmetro de uma tubulação sabendose que pela mesma escoa água a uma velocidade de 6ms A tubulação está conectada a um tanque com volume de 12000 litros e leva 1 hora 5 minutos e 49 segundos para enchêlo totalmente Resposta Q 000303m3s D254 mm GRATO PELA ATENÇÃO E PARTICIPAÇÃO Até a Próxima Aula Se Cuidem Próxima Aula Exercicios Velocidade e Vazão de Fluidos