Introdução aos estudos de instalações hidráulicas. Inicia-se considerando a instalação hidráulica denominada de instalação de

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1 Introdução aos estudos de nstalações hdráulcas. Inca-se consderando a nstalação hdráulca denonada de nstalação de recalque reresentada ela oto a seur. Foto 1 1 Dene-se nstalação de recalque toda a nstalação hdráulca que transorta o ludo de ua cota neror ara ua cota sueror e onde o escoaento é vablzado ela resença de ua boba hdráulca, que é u dsostvo rojetado ara ornecer enera ao ludo. 1 A nstalação de recalque e questão reresenta ua bancada de laboratóro de ecânca dos ludos

2 Ua nstalação de recalque é dvdda e: tubulação de sucção tubulação antes da boba tubulação de recalque tubulação aós a boba A artr deste onto, elo ato do rojeto ser consderado a essênca da enenhara estabelece-se u estudo que ossbltará a coreensão do desenvolvento de u rojeto de ua nstalação hdráulca básca, ou seja, aquela que aresenta ua entrada e ua saída. Neste to de rojeto, eralente deseja-se: densonar as tubulações; eseccar a boba co seu onto de trabalho; eseccar a reserva contra a cavtação; eseccar o consuo de otênca. Para se ensar e ncar o rojeto, deve-se ter os concetos de vazão, já que esta reresenta uns dos dados ncas de rojeto. A aruentação anteror, leva a ncar os estudos roostos elos concetos de vazão e volue (ou slesente vazão), vazão e assa e vazão e eso.

3 volue Q volue or undade de teo Vazão /4/005 - v assa Q assa or undade de teo eso QG eso or undade de teo Q Volue teo V t Q assa teo t Q G eso teo G t Portanto: Q G Q ρ Q Q Q ρ Q Aluas undades ara Q; Q e Q G: Para que ossaos evocar as suas rncas undades, ntroduzos ncalente as suas equações densonas.

4 Conhecendo-se as equações densonas, odeos estabelecer as suas rncas undades, or exelo: Iortante: ara eeto de densonaento das tubulações é undaental que se recorra a outra exressão ara eseccação da vazão: Q v A, onde: v velocdade éda do escoaento; A área da seção orada elo ludo que e se tratando de condutos orçados é ual a área da seção transversal do conduto. É undaental tabé que se saba eetuar a edção de vazão: ora dreta elo conceto V/t /t G/t Medção de vazão /4/005 - v tubo de tot ora ndreta tubo ventur laca de orcío olnete... 4

5 Os aarelhos anterores serão estudados e escoaentos ncoressíves e ree eranente, ou seja, aqueles que aresenta varações de assa e eso esecíco desrezíves ao lono do escoaento e onde ao se xar ua das suas seções de escoaento se te as roredades ludas nvaráves co o teo. Para os estudos anterores, tanto do rojeto da nstalação hdráulca básca, coo dos aarelhos eddoresde vazão deve-se evocar as equações: equação da contnudade que é a equação que arante que não ocorra ne acúulo, ne alta de assa entre duas seções do escoaento. 1 cte 1 cte' t t t Q1 Q Q cte' ρ1 Q1 ρ Q ρ Q cte' ρ1 v1 A1 ρ v A ρ v A cte' Coo ela condção de escoaento e ncoressível se te que a assa esecíca eranece constante ( ρ1 ρ ρ cte ) reescreve-se a equação da contnudade ara esta nova stuação: Q v 1 1 Q A 1 Q cte' A A cte 5

6 É ortante notar que e todas as exressões anterores trabalha-se co a velocdade éda do escoaento e que e ua seção do escoaento te-se a velocdade varando do exo da tubulação ( v áx ) até junto as suas aredes onde a velocdade é nula, sto lca que a velocdade éda deve ser calculada ela exressão: 1 v véda (unção da velocdade) da A A exressão anteror é ornada do cálculo da vazão e u onto ludo, osterorente se soa as vazões de todos os onto ela nteral e se uala co a exressão Q v A : Q (unção da velocdade) da, ortanto: (unção da velocdade) da v da v v éda 1 A (unção da velocdade) da 6

7 7 Para que se ossa ratcar os concetos anterore basta entrar na ána: htt:// e navear elas seundas rovas e rovas substtutvas, ou então entrar na ána: htt:// e navear ela Undade 3 - Concetos báscos ara o estudo dos escoaentos ncoressíves e ree eranente equação da enera que reresenta u balanço de cara ( eso do ludo enera ) entre duas seções do escoaento: c ar a de ressão cara otencal :,onde v se or ua turbna hdráulca se or ua boba hdráulca eso do ludo enera trocada entre áquna e ludo v c ar a cnétca v c ar a de ressão cara otencal :,onde v nal T áquna B áquna áquna ncal erdas nal áquna ncal

8 v c ar a cnétca erdas v erda de cara devdo a vscosdade do ludo ao lono da tubulação e devdo a resença de acessóros hdráulcos (joelhos; válvulas; eddores de vazão, etc.) Exelo: Consderando a entrada e a saída da boba e ua nstalação de recalque coo a reresentada ela oto, onde se te: D entrada sucção 180 ; 5, 5 ;D recalque saída esessura de arede ual a schedule 40, ou slesente 40, adrão; h 100 ; Atanque 0, 546 a cara anoétrca da boba ( ) 70 kpa; 40, 9, abos de aço alvanzado de B saída entrada 0, que é o tubo e t 0,8 s ede - se deternar 8

9 Desejando-se estudar outros exelos, acessa-se a ána: htt:// e é só navear elas seundas rovas e rovas substtutvas, ou então entrar na ána: htt:// e aí navear ela Undade 5 - Equação da enera ara u escoaento undreconal, ncoressível e e ree eranente Deve-se observar que o exelo anteror reresenta o únco trecho de ua nstalação hdráulca (entre a entrada e saída de ua áquna hdráulca) onde não se consdera a erda de cara na equação da enera, sto orque a esa já é consderada no rendento da áquna, o qual é sere enor que 100%. Coo nos deas trechos deve-se consderar a erda de cara, nca-se o seu estudo classcando os escoaentos e unção do deslocaento transversal de assa, onde se te: escoaento lanar que é aquele que aresenta u deslocaento transversal de assa desrezível, o que reresenta que exste a redonânca das orças vscosas escoaento turbulento que é aquele que te u deslocaento transversal de assa redonante, o que reresenta a redonânca das orças de nérca. escoaento de transção que é a assae do lanar ara o turbulento, ou vce-versa 9

10 U dos recursores deste estudo o Osborne Reynolds ( ) que e 1883 realzou as exerêncas que resultara, tanto no núero de Reynolds ( Re ρ v D v D Fnérca α ) coo a classcação do escoaento µ ν F vs cos a ncoressível e unção do núero de Reynolds. Pelo valor do estudo da erda de cara no desenvolvento de rojetos de nstalações hdráulcas e ela nluênca do to de escoaento na sua deternação, nca-se o róxo encontro co a exerênca de Reynolds. 10