Aula 4 - Hidrodinâmica: Estudo do Movimento do Fluido e Medições

Hidráulica Aplicada 20221 Aula 4 HIDRODINÂMICA HIDRODINÂMICA 3 Estudo do movimento do fluido Líquido ideal Incompressível Não viscoso Escoamento em regime permanente Vazão volumétrica 4 Medição do volume do fluido que passa por uma área específica em um período de tempo específico Relação entre o volume e o tempo 𝑄𝑣 𝑉 𝑡 Qv vazão volumétrica V volume t tempo As unidades de medida adotadas são geralmente o m³s m³h Lh ou Ls Relação entre área e velocidade 5 𝑄𝑣 𝑉 𝑡 Q vazão volumétrica V volume t tempo 𝑄𝑣 𝑣 𝐴 Q vazão volumétrica v velocidade A área 𝑄𝑣 𝑑 𝐴 𝑡 𝑣 𝑑 𝑡 Vazão volumétrica 6 A vazão pode ser determinada a partir do escoamento de um fluido que passa em uma determinada seção transversal de um conduto livre canal rio ou tubulação aberta ou de um conduto forçado tubulação com pressão positiva ou negativa Medição de Velocidade 7 Impreciso Consiste em colocar um objeto na água e medir a distância percorrida e o tempo gasto Determinase a área da seção do rio Flutuadores Medição de Velocidade 8 Equipamento projetado para girar a hélice em função da velocidade da água Cada fabricante determina uma equação do molinete Medir em vários pontos do rio Determinação da área da seção por levantamento topográfico Molinetes Rio Vazão m³s Amazonas 209000 São Francisco 2846 Paraguaçu 70 a 110 Medição do Volume 9 Enchimento completo de um reservatório através da água que escoa por uma torneira aberta Ponto de utilização Vazão Válvula de descarga 12 Ldescarga Ducha 019 034 Ls Tubo de Venturi 10 Industrial Medidas precisas Não causam perda de carga no escoamento Evitam contaminações Medidor Magnético Medição de velocidade e vazão em tubulações Indica a variação de pressão de fluido escoado através de seções transversais distintas Hidrômetros Mede a vazão volumétrica da água que abastece um edifício Vazão Mássica 11 A vazão em massa é caracterizada pela massa do fluido que escoa em um determinado intervalo de tempo dessa forma temse que Onde m representa a massa do fluido t tempo Portanto para se obter a vazão em massa basta multiplicar a vazão em volume pela massa específica do fluido em estudo o que também pode ser expresso em função da velocidade do escoamento e da área da seção As unidades usuais para a vazão em massa são o kgs ou então o kgh Vazão em Peso 12 A vazão em peso se caracteriza pelo peso do fluido que escoa em um determinado intervalo de tempo assim temse que As unidades usuais para a vazão em massa são o Ns ou então o Nh Conservação da Massa 13 AntoineLaurent Lavoisier 1774 Nada se cria nada se perde tudo se transforma Para hidráulica Teorema de Bernoulli 14 Descreve o comportamento de um fluido movendose ao longo de uma linha de corrente Traduz para os fluídos o princípio da Conservação de energia A energia de um fluido é composta por Energia Potencial Gravitacional Energia do fluxo devido a pressão Energia cinética devido a velocidade do fluido 𝑯 𝒁 𝑷 𝜸 𝒗𝟐 𝟐𝒈 cte Energia por unidade de peso ou carga hidráulica Princípio da energia 15 Escoamento em sistemas reais apresentam perda de energia perda de carga enquanto o fluido escoa devido ao atrito acessórios Escoamento em condutos forçados 16 Escoamento sob pressão Se desenvolvem dentro da canalizações onde a pressão é diferente da pressão atmosférica Todos os sistemas de tubulações prediais de abastecimento de água oleodutos e gasodutos tem este tipo de escoamento P 𝑃𝑎𝑡𝑚 Perda de Carga 17 Energia perdida por unidade de peso do fluido devido ao atrito das partículas do fluido entre si turbulência contra as paredes da tubulação quando em movimento A perda de carga pode ser distribuída ou localizada Perda de carga distribuída 18 Ocorre ao longo da extensão de toda a tubulação Tende a aumentar com rugosidade extensão da tubulação velocidade do escoamento e viscosidade do fluido Diminui com o diâmetro da tubulação Perda de carga localizada Ocorrem em singularidades devido a mudança de direção Curvas T Y etc mudanças de geometria entradas e saídas variação da área da seção do escoamento registros reduções alargamentos Perda de carga Total Perda de Carga Total soma das perdas de carga distribuídas e das perdas localizadas Exercícios 1 Uma rede de distribuição de água foi regulada conforme a configuração abaixo Sabendose que a velocidade máxima recomendada pelo fabricante é de 50 ms Determine a Vazão do trecho C b Diâmetro comercial mínimo no trecho C c Velocidade no trecho C com o diâmetro comercial Obs Diâmetros comerciais 50 75 100 125 150 200 250 300 350 400 450 e 500mm 2 Para um reservatório de grandes dimensões como indicado ao lado e desprezandose as perdas de carga calcule a velocidade média e a vazão na seção de saída do tubo AA Dados Diâmetro do tubo D 100mm H 40m g 98ms2 3 Para a peça indicada ao lado onde a vazão que ESCORRE é de 130 ls calcule a pressão no ponto B em mH2O e kPa Desprezar as perdas de carga DA 200 mm DB 100 mm PA 200 mH2O 5 Calcular o tempo que levará para encher um tambor de 214 litros sabendose que a velocidade de escoamento do líquido é de 03ms e o diâmetro do tubo conectado ao tambor é igual a 30mm 24 4 Na mesma figura do exercício anterior dado que a pressão em A é igual a 30 mH2O e a pressão em B é igual a 20 mH2O calcule qual a vazão necessária para causar tal diferença de pressão