MÁQUINAS HIDRÁULICAS AT-087

Transcrição

1 Universidade Federal do Paraná Curso de Engenharia Industrial Madeireira MÁQUINAS HIDRÁULICAS AT-087 Dr. Alan Sulato de Andrade

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3 DEFINIÇÃO: Um fluído consiste numa substância não sólida que, devido a sua pouca coesão intermolecular, carece de forma própria e tende a adotar a forma do recipiente que o contém.

4 CLASSIFICAÇÃO: Os fluídos podem ser classificados em: Líquidos e Gasosos.

5 CLASSIFICAÇÃO: Dentre os principais fluidos empregados líquidos e gasosos, estão: Água, Ar, Vapor de água, Gases de combustão, Fluídos refrigerantes.

6 Água e Vapor de Água são fluídos muito empregados industrialmente

7 CLASSIFICAÇÃO: De uma forma prática, os líquidos são aqueles que, quando colocados num recipiente a determinada temperatura e pressão, tomam o formato deste, apresentando porém uma superfície livre; enquanto que os gases preenchem totalmente o recipiente, sem apresentar nenhuma superfície livre.

8 CARACTERÍSTICAS: Superfície Livre Líquido Gás Parede do recipiente O comportamento dos líquidos e gases é análogo apenas em dutos fechados, não sendo observado este comportamento em canais.

9 CARACTERÍSTICAS: De forma geral: Os sólidos: oferecem grande resistência a mudança de forma e volume. Os líquidos: oferecem grande resistência a mudança de volume, porém não de forma. Os gases: oferecem pouca resistência a mudança de forma e volume. Porém, nenhum corpo encontrado na natureza, seja ele, sólido, líquido e gasoso é estritamente incompressível.

10 CARACTERÍSTICAS: Resistência a mudança de forma

11 FLUÍDOS INCOMPRESSÍVEIS E COMPRESSÍVEIS: Inúmeros problemas na engenharia são resolvidos de maneira satisfatória ao supor que o fluído se comporta de forma incompressível. (Mecânica dos fluídos incompressíveis). O restante dos problemas são abordados na Mecânica dos fluídos compressíveis.

12 FLUÍDOS INCOMPRESSÍVEIS E COMPRESSÍVEIS: Todos os líquidos pertencem a primeira classe. Os gases geralmente a segunda, porém nos gases, quando a pressão de trabalho é pequena, por exemplo inferiores a 0,1 kgf/cm² (9,81 KPa), o gás pode ser considerado também como incompressível. Assim um ventilador que comprime ar a baixa pressão, pode ser estudada utilizando a mecânica dos fluidos incompressíveis. Por outro lado, em uma situação onde um compressor comprimi ar a 7 kg/cm² (686,5 KPa), devendo utilizar a mecânica dos fluídos compressíveis.

13 FLUÍDOS INCOMPRESSÍVEIS: Ventiladores e compressor

14 A seguir serão definidas algumas propriedades dos fluidos que são importantes para o estudo do escoamento em Máquinas Hidráulicas. Massa Específica (ρ) [kg/m³] É a quantidade de massa de fluido por unidade de volume. ρ=m/v A seguir estão relacionadas as massas específicas de algumas substâncias. Água 1000 kg/m³ Etanol 790 kg/m³ Mercúrio kg/m³

15 Volume Específico ( ) [m³/kg] É o volume ocupado por unidade de massa. É igual ao inverso da massa específica e tem particular importância no estudo de escoamento de fluidos compressíveis. =1/ρ Peso Específico ( ) [N/m³] É a razão entre o "peso" e o volume do fluido, ou mais corretamente: a força, por unidade de volume, exercida sobre uma massa específica submetida a uma aceleração gravitacional. Água=10000 N/m³

16 Viscosidade É a medida da resistência interna ou fricção interna de uma substância ao fluxo quando submetida a uma tensão. Quanto mais viscosa a massa, mais difícil de escoar e maior o seu coeficiente de viscosidade. Para os gases, a viscosidade está relacionada com a transferência de impulso devido à agitação molecular. Já a viscosidade dos líquidos relaciona-se mais com as forças de coesão entre as moléculas.

17 Viscosidade - Absoluta (μ) [kg/ms] É a medida da resistência ao escoamento do fluido, ou seja, a razão entre a tensão de cisalhamento (ou força de coesão entre as camadas adjacentes de fluidos) e a razão de mudança da velocidade perpendicular a direção do escoamento. - Cinemática ( ) [m²/s] É a razão da viscosidade absoluta pela massa específica do fluido.

18 Pressão (P) [N/m², kgf/cm²] É definida como a razão entre a componente normal de uma força e a área sobre a qual ela atua. A pressão exercida em um elemento de área de um fluido é igual em todas as direções (Lei de Pascal). Para que ocorra o escoamento de um fluido de um ponto até o outro é necessário que haja uma diferença de pressão. Fluído Princípio da Lei de Pascal

19 Pressão

20 Pressão Podem ser do tipo: - Pressão Absoluta (Pabs): medida com relação a pressão zero absoluto. - Pressão Relativa ou Manométrica (Prel): medida com relação a pressão atmosférica local. - Pressão Atmosférica Padrão (Patm): é a pressão média ao nível do mar. Relação de Pressões: Pabs = Prel + Patm Os aparelhos destinados a medir a pressão relativa são o manômetro e também o piezômetro. O instrumento que mede a pressão atmosférica é o barômetro.

21 Pressão Em ventiladores, será abordado conceitos relativos as pressões estática, dinâmica e total. Pressão estática É o peso exercido por um líquido em repouso ou que esteja fluindo perpendicularmente a tomada de impulso, por unidade de área exercida. Pressão dinâmica ou cinética É a pressão exercida por um fluído em movimento. É medida fazendo a tomada de impulso de tal forma que recebe o impacto do fluxo. Pressão total Corresponde a soma das parcelas de pressão estática e dinâmica

22 Pressão de Vapor: Pressão de vapor de um fluido a uma determinada temperatura é aquela na qual coexistem as fases líquido e vapor. Nessa mesma temperatura, quando tivermos uma pressão maior que a pressão de vapor, haverá somente a fase líquida e quando tivermos uma pressão menor que a pressão de vapor haverá somente a fase vapor. Nota-se também que, à medida que se aumenta a temperatura, a pressão de vapor aumenta. Assim, caso a temperatura seja elevada até um ponto em que a pressão de vapor iguale, por exemplo, a pressão atmosférica, o líquido se vaporiza, ocorrendo o fenômeno de ebulição. A pressão de vapor tem importância fundamental no estudo das bombas, principalmente no NPSH, como veremos mais à frente.

23 Temperatura (T) [ºC] Pode ser definida, a grosso modo, como a propriedade que mede o grau de aquecimento ou resfriamento de um sistema. A temperatura aponta o sentido de transferência de energia na forma de calor, que flui dos corpos de alta temperatura para os de baixa temperatura.

24 Tensão superficial ( ) [N/m] A força que existe na superfície de líquidos em repouso é denominada tensão superficial. Esta tensão superficial é devidas às fortes ligações intermoleculares, as quais dependem das diferenças elétricas entre as moléculas, e pode ser definida como a força por unidade de comprimento que duas camadas superficiais exercem uma sobre a outra.

25 Tensão superficial

26 Outra propriedade que será abordada mais aprofundada será quanto os tipos de Escoamento. Para finalizar devemos ter em mente que no estudo das Máquinas Hidráulicas, devemos considerar que o fluído, no caso da água, como líquido perfeito e ideal