Aula 09 - Hidráulica I: Introdução ao Deslocamento dos Fluidos e Princípios da Hidrostática e Hidrodinâmica

ENGENHARIA CIVIL Prof José Eduardo De Mendonça UNIARA 2022 HIDRÁULICA I AULA 09 30032022 TÓPICOS DA AULA DE HOJE Introdução ao Deslocamento dos Fluidos Energía Mecánica Energía cinética Ec mv²2 Energía potencial gravitational Epg mgh elástica Epe kx²2 Na Hidráulica o estudo da Mecânica Fluídos é a base das informações para a compreensão dos Fenômenos de Transporte O Fenômeno dos Transportes nos mostra o fluir da Matéria e da Energia estuda a dinâmica dos fluidos sendo importante por sua relevância em projetos em todas as Áreas da Engenharias Pois não há praticamente nenhum setor da atividade humana que não seja de um modo ou de outro afetado por problemas que envolvam fluidos que não haja interações de Massa e de Energia quando desejamos transferilos de um ponto a outro EXPERIMENTO DE REYNOLDS HIDROSTÁTICA X HIDRODINÂMICA Hidrostática área da Mecânica dos Fluídos responsável pela análise dos fluidos em Repouso Abrange dois princípios básicos que lhe dão fundamentação Princípio de Pascal enuncia o princípio da constância de transmissão de pressão no interior dos líquidos Princípio de Stevin explica o paradoxo da hidrostática onde a pressão de um líquido depende da altura da coluna independentemente da forma do recipiente HIDROSTÁTICA X HIDRODINÂMICA Hidrodinâmica fundamentase em dois princípios é a área que estuda os fluidos em movimento Equação da Continuidade A vazão de fluído de um sistema hidráulico é constante na entrada e na saída Equação de Bernoulli Lei da Conservação da Energia aplicadas aos locais com deslocamento de fluído veremos mais a frente ENERGIAS ATUANTES NO FLUIDO EM MOVIMENTO ENERGIAS ATUANTES NO FLUIDO EM MOVIMENTO Energias que podem atuar Cinética e potencial Velocidade 0 Somatória das Energias 0 Velocidade 0 Somatória das Energias Ecin Epot E dissipada E dissipada Força contraria ao movimento F atrito F atrito Rotação das Moléculas Contato na Tubulação reta e acessórios Condição FLUIDO REAL ESTUDO DAS ENERGIAS DISSIPADAS Sabese que no escoamento de fluidos reais parte de sua energia dissipa se em forma de calor e nos turbilhões que se formam na corrente fluida Essa energia é dissipada para o fluido vencer a resistência causada pela sua viscosidade e a resistência provocada pelo contato do fluido com a parede interna do conduto e também para vencer as resistências causadas por peças de adaptação ou conexões curvas válvulas Chamase esta energia dissipada pelo fluido de PERDA DE CARGA Δh que tem dimensão linear e representa a energia perdida pelo líquido por unidade de peso entre dois pontos do escoamento ESTUDO DAS ENERGIAS DISSIPADAS PARA PODERMOS ENTENDER A ATUAÇÃO DO ATRITO NO MOVIMENTO DOS FLUÍDOS TEMOS QUE ENTENDER A COMPLEXIDADE DE COMO O FLUIDO SE COMPORTA COM AS VARIÁVEIS NÃO CONSTANTES DURANTE O SEU DESLOCAMENTO 1 Viscosidade e Densidade do Fluido JÁ VISTO 2 Velocidade de Escoamento JÁ VISTO 3 Grau de Turbulência do Movimento Reynolds 4 Rugosidade do conduto 5 Comprimento percorrido 3 Grau de Turbulência do Movimento TIPOS DE ESCOAMENTO LAMINAR INTERMEDIÁRIO E TURBULENTO REPRESENTAÇÃO PELO NÚMERO DE REYNOLDS 3 Grau de turbulência do movimento Escoamento Laminar Ocorre quando as partículas de um fluido movemse ao longo de trajetórias bem definidas apresentando lâminas ou camadas daí o nome laminar cada uma delas preservando sua característica no meio No escoamento laminar a viscosidade age no fluido no sentido de amortecer a tendência de surgimento da turbulência Este escoamento ocorre geralmente a baixas velocidades e em fluídos que apresentem grande viscosidade 3 Grau de turbulência do movimento Escoamento Turbulento Ocorre quando as partículas de um fluido não movemse ao longo de trajetórias bem definidas ou seja as descrevem trajetórias irregulares com movimento aleatório Este escoamento é comum em fluidos com viscosidade relativamente baixa Representação do Escoamento LaminarTurbulento Visualização de Escoamentos Laminar e Turbulento em Tubos Fechados Número de Reynolds O número de Reynolds Re é um número adimensional usado em mecânica dos fluídos para o cálculo do regime de escoamento de determinado fluido dentro de um tubo ou sobre uma superfície É utilizado em projetos de tubulações industriais asas de aviões OUTROS O seu nome vem de Osborne Reynolds um físico e engenheiro irlandês O seu significado físico é um quociente entre as forças de inércia e as forças de viscosidade Número de Reynolds CLASSIFICAÇÃO Re 2000 laminar 2000 Re 2400 Transição Re 2400 Turbulento ρ massa específica do fluido μ viscosidade dinâmica do fluido v velocidade do escoamento D diâmetro da tubulação Número de Reynolds Importância do Número de Reynolds é a possibilidade de se avaliar a estabilidade do fluxo podendo obter uma indicação se o escoamento flui de forma laminar ou turbulenta O número de Reynolds constitui a base do comportamento de sistemas reais pelo uso de modelos reduzidos Podese dizer que dois sistemas são dinamicamente semelhantes se o número de Reynolds for o mesmo para ambos CÁLCULO DO Re Calcular o número de Reynolds e identificar se o escoamento é laminar ou turbulento sabendose que em uma tubulação com diâmetro de 40 cm escoa água com uma velocidade de 005 ms CÁLCULO DO Re Viscosidade Dinâmica da água μ 10030 103 Nsm² Densidade da água 1000 kgm3 Diâmetro 40 cm 004 m Velocidade 005 ms Rₑ ρvDμ Isolar a variável em questão EXERCÍCIO PARA RESOLVER Acetona escoa por uma tubulação em regime laminar com um número de Reynolds fixo Determine o que se pede para o escoamento em um tubo com 10 cm de diâmetro e velocidade de 50 ms nas unidades correspondestes CALCULE A viscosidade Dinâmica Nsm2 No Reynolds Regimede Escoamento A velocidade limite para o fluido não ultrapassar o regime de escoamento de laminar para transitório ms Qual valor Re 2000 VARIÁVEIS QUE PODEM SER CALCULADAS COM EQUAÇÃO DE REYNOLDS Um determinado FLUIDO com densidade de 1200 kgm³ escoa por uma tubulação de diâmetro 3 cm com uma velocidade de 01ms sabendose que o número de Reynolds é 954435 Determine qual a viscosidade dinâmica do líquido Acetona escoa por uma tubulação em regime laminar com um número de Reynolds de 1800 Determine a máxima velocidade do escoamento permissível em um tubo com 2 cm de diâmetro de forma que esse número de Reynolds não seja ultrapassado Benzeno escoa por uma tubulação em regime turbulento com um número de Reynolds de 5000 Determine o diâmetro do tubo em mm sabendose que a velocidade do escoamento é de 02ms GRATO PELA ATENÇÃO E PARTICIPAÇÃO Até a Próxima Aula Se Cuidem Próxima Aula Exercícios Exercícios de Reynolds