Conceitos Fundamentais em Máquinas de Fluidos

Máquinas de Fluidos Conceitos fundamentais Conceitos Alguns conceitos mais utilizados no estudo de bombas e sistemas de bombeamento serão apresentados a seguir Alguns deles já são de pleno conhecimento e outros serão retomados mais adiante Massa específica Relação entre a massa de uma substância e o seu volume Unidades kgm3 lbmft3 etc V m ρ Máquinas de Fluidos Conceitos Volume específico Relação entre o volume ocupado e a massa de uma substância Unidades m3kg ft3lbm etc Peso específico Relação entre o peso de uma substância Fmg e a unidade de volume Assim Unidades Nm3 lbfft3 kgfm3 g é a aceleração da gravidade ms2 m V ν g V g m V F ρ γ Máquinas de Fluidos Conceitos Densidade Relação entre a massa específica da substância e a massa específica de uma substância de referência em condições padrão Para substâncias em estado líquido ou sólido a substância de referência é a água Para substâncias no estado gasoso a substância de referência é o ar Em relação às ditas condições padrão não existe consenso ou existe mas são vários Para pressão atmosférica ao nível do mar e temperaturas de 4 C 392 F temperatura da água com a maior massa específica 1000 kgm3 20 C 68 F recomendação da ISO 9982 kgm3 15 C 59 F padrão API American Petroleum Institute 9991 kgm3 155 C 60 F valor consagrado em cálculos de sistemas 999 kgm3 Máquinas de Fluidos Conceitos Densidade continuação Assim padrão subst subst d ρ ρ Máquinas de Fluidos Conceitos Pressão Razão entre a componente normal de uma força e a área na qual ela atua Unidades Pascal Pa 1 Pa1 Nm2 bar 1 bar 100 kPa kgf cm2 lbfin2 psi m H2O mca mm Hg torr etc Estas últimas unidades são derivadas do estudo da hidrostática que associa uma pressão P a uma altura h de coluna de líquido com peso específico γ isto é Desta forma podese também converter um valor de pressão para uma altura de líquido correspondente o que pode ser muito conveniente A F P h gh P γ ρ Máquinas de Fluidos Conceitos 1000 psi 1000 psi 1000 psi 1000 psi 1000 psi 6902 bar 704 m 9387 m 518 m 8564 m Água fria d10 Gasolina d075 Mercúrio d136 Água quente232 C d0822 Máquinas de Fluidos Conceitos Existem duas formas de apresentar a medida de pressão Uma referida à pressão zero absoluto chamada de pressão absoluta A outra é referida à pressão atmosférica do local e é denominada de pressão manométrica Zero absoluto Pressão atm padrão Valores da pressão atmosférica padrão 103323 kgfcm2 101325 kPa 101325 hPa 101325 mbar 14696 psi 101325 bar 760 mmHg 1033 m H2O Pressão atm local Pressão Manométrica Pressão Manométrica Pressão absoluta Máquinas de Fluidos Conceitos Viscosidade absoluta ou dinâmica µ É uma medida de resistência ao movimento entre camadas adjacentes de fluido ou resistência imposta ao fluido ao escoar definida a partir da equação de Newton Ou seja a viscosidade absoluta é o termo de proporcionalidade mostrado na equação acima Unidades poise 1 poise01 Pas Pas Nsm2 kgfsm2 dy µ du τ Máquinas de Fluidos Conceitos Viscosidade absoluta ou dinâmica µ Máquinas de Fluidos Conceitos Viscosidade cinemática ν Relação entre a viscosidade absoluta e a massa específica Unidades m2s ft2s centistokes cSt 1 m2s106 cSt SSU etc Para transformar SSU Saybolt second universal em cSt pode se utilizar as seguintes relações aproximadas ρ µ ν SSU SSU cSt 195 0 226 ν SSU SSU cSt 130 0 220 ν SSU100 SSU100 Máquinas de Fluidos Conceitos Viscosidade cinemática ν Máquinas de Fluidos Conceitos Pressão de vapor pv Pressão de vapor é a pressão absoluta na qual um líquido numa dada temperatura começa vaporizar Seu conhecimento é de extrema importância para a seleção de bombas e de seus selos mecânicos Água e água contendo gases ar dissolvidos vaporizarão a diferentes temperaturas Isso acontece porque um é um líquido e o outro é uma solução A solução é um líquido com ar ou outros gases dissolvidos As soluções apresentam menor pressão de vapor do que o líquido correspondente solvente e portanto vaporizarão a temperaturas menores Máquinas de Fluidos Conceitos Propriedades físicas da água Máquinas de Fluidos Terminologia Alguns termos empregados no estudo de bombas ou sistemas de bombeamento podem gerar alguma confusão inicial Para isto serão apresentados agora para ficarem familiares Altura head H É a energia por unidade de peso fornecida pela bomba ao líquido bombeado Geralmente apresentada em metros m ou pés ft A relação entre essas unidades é dada por A altura ou pressão em sistemas estáticos é referida como altura ou pressão estática e em sistemas dinâmicos como altura ou pressão dinâmica m N Nm N J Peso Energia H Máquinas de Fluidos m m N m N g P H 3 2 específico Peso Pressão ρ Terminologia LMB Altura estática de descarga Altura estática total Altura estática de sucção Máquinas de Fluidos Sucção Descarga Terminologia Altura estática total Distância vertical entre os níveis das superfícies dos reservatórios de sucção e descarga Altura estática de descarga Distância vertical entre a linha média da bomba LMB e o nível da superfície do reservatório de descarga Altura estática de sucção É a distância vertical entre a linha média da bomba e o nível do líquido no reservatório de sucção Máquinas de Fluidos Terminologia LMB Altura estática de descarga Altura estática total Altura estática de sucção suction lift Máquinas de Fluidos Sucção Descarga Terminologia Simultaneamente também são utilizados os termos altura de velocidade altura de perda de carga ou atrito e altura de pressão Altura de velocidade É a energia em um fluido como resultado de seu escoamento a uma dada velocidade V Sua relação é dada por onde g é a aceleração da gravidade do local em ms2 e V a velocidade média do fluido em ms Altura de atrito É a energia altura necessária para vencer a resistência ao escoamento do fluido em um sistema Esta resistência provém do atrito em tubos válvulas equipamentos e acessórios g V Hv 2 2 Máquinas de Fluidos Terminologia Característica da curva devido ao atrito Máquinas de Fluidos Terminologia Altura de pressão É a altura energia existente nos reservatórios de sucção e descarga decorrente das pressões reinantes nestes locais São sempre convertidas em metros ou pés de coluna de líquido para simplificar a análise dos sistemas Curva do sistema a altura de atrito a altura de pressão e a altura estática de qualquer sistema podem ser relacionadas graficamente A curva resultante é chamada de curva de altura do sistema ou simplesmente curva do sistema Máquinas de Fluidos Terminologia Curva do sistema Máquinas de Fluidos Terminologia Rotação específica Máquinas de Fluidos Terminologia Rotação específica Máquinas de Fluidos