1.1.2 PROPRIEDADES FUNDAMENTAIS DOS FLUIDOS

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS ESCOLA DE AGRONOMIA E ENGENHARIA DE ALIMENTOS SETOR DE ENGENHARIA RURAL Prof. Adão Wagner Pêgo Evangelista PROPRIEDADES FUNDAMENTAIS DOS FLUIDOS A) MASSA ESPECÍFICA () OU DENSIDADE ABSOLUTA (). - É o quociente entre a Massa do fluido e o Volume que contém essa massa. onde: = massa específica m = massa do fluido V = volume correspondente do fluido Exemplos: a) massa específica da Água (4C) = 1 g/cm 3 = 1000 kg/m 3 = 101,94 UTM/m 3 ou kgf s 2 /m 4 (Sistema C.G.S.) (Sistema Internacional S.I.) (Sistema Técnico) b) massa específica do Mercúrio (Hg) = ,1 kg/m 3 ( Sistema Internacional S.I.) = 1.385,84 UTM / m 3 ou kgf s 2 / m 4 (Sistema Técnico )

2 B) PESO ESPECÍFICO( ) - É o quociente entre o PESO de um dado fluido e o VOLUME que o contém. onde: = peso específico W = peso do fluido V = volume correspondente do fluido SISTEMA: UNIDADE: Exemplos: a) peso específico da Água ( 4C ): = 9.806,65 N/m 3 ( Sistema Internacional S.I. ) = kgf/m 3 ( Sistema Técnico ) b) peso específico do Mercúrio (Hg): = N / m 3 (Sistema Internacional SI) = ,1 kgf / m 3 ( Sistema Técnico ) OBSERVAÇÃO:

3 C) DENSIDADE RELATIVA OU DENSIDADE(): - É a relação entre a Massa específica () de uma substância e a Massa específica (1) de outra substância, tomada como referência: onde: = Densidade (adimensional). = Massa específica do fluido em estudo. 1 = Massa específica do fluido tomado como referência. - Adota-se a mesma unidade para e 1 Portanto, é um número ( desprovido de unidade). - A referência adotada para os líquidos é a ÁGUA a 4C: 1 = kg / m 3 ( Sistema Internacional S.I. ) 1 = 101,94 UTM / m 3 ou kgf s 2 / m 4 ( Sistema Técnico g= 9,81 m/s 2 )

4 D) V I S C O S I D A D E (ATRITO INTERNO): - É a propriedade dos fluidos responsável pela resistência ao deslocamento (deformação). Exemplo: Óleo lubrificante escoa mais lentamente que a água ou álcool. IMPLICAÇÃO: - Em conseqüência da viscosidade, o escoamento de fluidos dentro das canalizações somente se verifica com PERDA de energia, perda essa designada por PERDA DE CARGA (Figura -1) COEFICIENTE DE VISCOSIDADE DINÂMICA ( ) COEFICIENTE DE VISCOSIDADE CINEMÁTICO ( ) SISTEMA: UNIDADE: - A viscosidade é medida pelo equipamento denominado VISCOSÍMETRO. E) C O E S Ã O: - É uma pequena força de atração entre as moléculas do próprio líquido (atração eletroquímica). - A formação da gota d água é devida à coesão. - Essa propriedade é que permite às moléculas fluídas resistirem a pequenos esforços de tensão.

5 F) A D E S Ã O: Adesão é a atração entre moléculas diferentes. Quando um líquido está em contato com um sólido, a atração exercida pelas moléculas do sólido pode ser maior que a atração existente entre as moléculas do próprio líquido (coesão). G) T E N S Ã O S U P E R F I C I A L (s) e C A P I L A R I D A D E: - Na superfície de contato entre dois fluidos não micíveis (fluidos que não se misturam, como por exemplo: água e ar), forma-se uma película elástica capaz de resistir a pequenos esforços. A tensão superficial é a força de coesão necessária para formar a película. DIMENSÃO: F / L Exemplo: a) Ar e água a 20C: s = 0,0074 kgf/m UNIDADE: sistema técnico: kgf/m S.I.: N / m b) Ar e Mercúrio s = 0,055 kgf/m - As propriedades de adesão, coesão e tensão superficial são responsáveis pelo fenômeno da CAPILARIDADE, que.é a elevação (ou depressão) de um líquido dentro de um tubo de pequeno diâmetro. - A elevação ou depressão capilar é inversamente proporcional ao diâmetro do tubo. - Por isto, quando se deseja medir cargas piezométricas (pressão) deve-se utilizar tubos de diâmetro superior a 1,0 cm para que sejam desprezíveis os efeitos de capilaridade. H) C O M P R E S S I B I L I D A D E: - Para efeitos práticos, os líquidos são considerados INCOMPRESSÍVEIS. Exemplo: Volume de 100 litros => Aplicar P = 7 kgf/cm 2 => Redução no volume de 0,33 litros (volume desprezível). I) S O L U B I L I D A D E D O S G A S E S: - Os líquidos podem dissolver os gases. A água dissolve o ar em proporções diferentes entre o O2 e N. -Implicação: Pode ser a causa do desprendimento de ar e aparecimento de bolhas de ar nos pontos altos das tubulações.

6 J) PRESSÃO de VAPOR ou TENSÃO de VAPOR (hv ou Pv) - Pressão de vapor ou tensão de vapor corresponde ao valor da pressão na qual o líquido passa da fase líquida para a gasosa. Na superfície de um líquido há uma troca constante de moléculas que escapam para a atmosfera (evaporação) e outras que penetram no líquido (condensação). Visto que este processo depende da atividade molecular e que esta depende da temperatura e da pressão, a pressão de vapor do líquido também depende destes, crescendo o seu valor com o aumento da pressão e da temperatura (Tabela 1). - Quando a pressão externa, na superfície do líquido, se iguala à pressão de vapor, este se evapora. Se o processo no qual isto ocorre é devido ao aumento da temperatura do líquido, permanecendo a pressão externa constante, o processo é denominado de EVAPORAÇÃO. Caso isto se dê pela mudança da pressão local enquanto a temperatura permanece constante, o fenômeno é conhecido por CAVITAÇÃO. Este fenômeno ocorre, normalmente, em escoamentos sujeitos às baixas pressões, próximos à mudança de fase do estado líquido para o gasoso e constitui um grande problema em válvulas e sucção de bombas. Implicações: a) - A temperatura de ebulição da água muda com a altitude (pressão atmosferica). Por exemplo, a água entra em ebulição à temperatura de 100 ºC quando a pressão é 1,0332 kgf/cm2 (1atm), ou seja, ao nível do mar, mas também pode ferver a temperaturas mais baixas se a pressão também for menor (ou seja, em locais mais altos). b) - A máxima altura possível de sução da bomba é limitada pela pressão de vapor do líquído. As tubulações de sucção nas bombas que não trabalham afogadas, como as usadas na maioria dos projetos de irrigação, trabalham com pressão inferior à pressão atmosférica. Se na entrada da bomba houver pressão inferior à pressão de vapor da água, haverá formação de bolhas de vapor, podendo até interromper a circulação da água ou formar muitas bolhas menores, que, ao atingirem as regiões de pressão positivas, ocasionam implosões, causando ruídos (martelamento) e vibrações no sistema. Tal fenômeno denomina-se CAVITAÇÃO e provoca a corrosão das paredes da carcaça da bomba e das palhetas do rotor, bem como reduz a sua eficiência. - Na prática, recomendam-se os seguintes valores máximos para a altura de sucção: 6,5 m ao nível do mar, 5,5 m para a altitude de m e 4,5 m para a altitude de m, contudo, quanto menor for a altura de sucção, melhor será o desempenho da bomba. c) A medida da tensão de água no solo, realizada com o auxílio de tensiômetros de cápsula porosa preenchidos com água, é limitada pela tensão de vapor (a leitura máxima do tensiômetro é de 70kPa). 8

7 TABELA 1 PROPRIEDADES FÍSICAS DA ÁGUA DOCE, À PRESSÃO ATMOSFÉRICA (g=9,80665 m/s 2 ) NOS CÁLCULOS HABITUAIS DE HIDRÁULICA, NO SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES, QUANDO A TEMPERATURA NÃO É ESPECIFICADA, UTILIZA-SE : = kg/m3 g = N/m3 = 1,003 x 10-6 m2/s

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