At087 aula03

MÁQUINAS HIDRÁULICASMÁQUINAS HIDRÁULICASATAT--087087

Universidade Federal do ParanáUniversidade Federal do ParanáCurso de Engenharia Industrial MadeireiraCurso de Engenharia Industrial Madeireira

ATAT--087087

Dr. Dr. Alan Alan SulatoSulato de Andrade de Andrade

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PROPRIEDADES DOS FLUÍDOSPROPRIEDADES DOS FLUÍDOS


DEFINIÇÃO:

� Um fluído consiste numa substância não sólida que,devido a sua pouca coesão intermolecular, carece deforma própria e tende a adotar a forma do recipienteforma própria e tende a adotar a forma do recipienteque o contém.


CLASSIFICAÇÃO:

� Os fluídos podem ser classificados em:

� Líquidos e� Líquidos e� Gasosos.


CLASSIFICAÇÃO:

� Dentre os principais fluidos empregados líquidos egasosos, estão:� Água,� Água,� Ar,� Vapor de água,� Gases de combustão,� Fluídos refrigerantes.


Água e Vapor de Água são fluídos muito empregados industrialmente


CLASSIFICAÇÃO:

� De uma forma prática, os líquidos são aqueles que,quando colocados num recipiente a determinadatemperatura e pressão, tomam o formato deste,temperatura e pressão, tomam o formato deste,apresentando porém uma superfície livre; enquantoque os gases preenchem totalmente o recipiente, semapresentar nenhuma superfície livre.


CARACTERÍSTICAS:

Superfície Livre

LíquidoGás

� O comportamento dos líquidos e gases é análogoapenas em dutos fechados, não sendo observadoeste comportamento em canais.

Líquido

Parede do recipiente


CARACTERÍSTICAS:

� De forma geral:� Os sólidos: oferecem grande resistência a

mudança de forma e volume.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 estritamenteincompressível.


CARACTERÍSTICAS:

Resistência a mudança de forma


FLUÍDOS INCOMPRESSÍVEIS E COMPRESSÍVEIS:

� Inúmeros problemas na engenharia são resolvidos demaneira satisfatória ao supor que o fluído se comportade forma incompressível. (Mecânica dos fluídosde forma incompressível. (Mecânica dos fluídosincompressíveis).

� O restante dos problemas são abordados naMecânica dos fluídos compressíveis.


FLUÍDOS INCOMPRESSÍVEIS E COMPRESSÍVEIS:

� Todos os líquidos pertencem a primeira classe. Osgases geralmente a segunda, porém nos gases,quando a pressão de trabalho é pequena, porexemplo inferiores a 0,1 kgf/cm² (9,81 KPa), o gásexemplo inferiores a 0,1 kgf/cm² (9,81 KPa), o gáspode ser considerado também como incompressível.

� Assim um ventilador que comprime ar a baixapressão, pode ser estudada utilizando a mecânica dosfluidos incompressíveis. Por outro lado, em umasituação onde um compressor comprimi ar a 7 kg/cm²(686,5 KPa), devendo utilizar a mecânica dos fluídoscompressíveis.


FLUÍDOS INCOMPRESSÍVEIS:

Ventiladores e compressor


A seguir serão definidas algumas propriedades dosfluidos que são importantes para o estudo doescoamento em Máquinas Hidráulicas.

� Massa Específica (ρ) [kg/m³]É a quantidade de massa de fluido por unidade deÉ a quantidade de massa de fluido por unidade devolume.

ρ=m/vA seguir estão relacionadas as massas específicas dealgumas substâncias.

Água – 1000 kg/m³Etanol – 790 kg/m³Mercúrio – 13600 kg/m³


� Volume Específico (υ) [m³/kg]É o volume ocupado por unidade de massa. É igualao inverso da massa específica e tem particularimportância no estudo de escoamento de fluidoscompressíveis.

υ=1/ρυ=1/ρ

� Peso Específico (γ) [N/m³]É a razão entre o "peso" e o volume do fluido, ou maiscorretamente: a força, por unidade de volume,exercida sobre uma massa específica submetida auma aceleração gravitacional.Água=10000 N/m³


� ViscosidadeÉ a medida da resistência interna ou fricção interna deuma substância ao fluxo quando submetida a umatensão. Quanto mais viscosa a massa, mais difícil deescoar e maior o seu coeficiente de viscosidade.escoar e maior o seu coeficiente de viscosidade.Para os gases, a viscosidade está relacionada com atransferência de impulso devido à agitação molecular.Já a viscosidade dos líquidos relaciona-se mais comas forças de coesão entre as moléculas.


� Viscosidade- Absoluta (µ) [kg/ms]

É a medida da resistência ao escoamento do fluido,ou seja, a razão entre a tensão de cisalhamento (ouforça de coesão entre as camadas adjacentes defluidos) e a razão de mudança da velocidadefluidos) e a razão de mudança da velocidadeperpendicular a direção do escoamento.

- Cinemática (ν) [m²/s]É a razão da viscosidade absoluta pela massaespecífica do fluido.


� Pressão (P) [N/m², kgf/cm²]É definida como a razão entre a componente normal deuma força e a área sobre a qual ela atua. A pressãoexercida em um elemento de área de um fluido é igualem todas as direções (Lei de Pascal). Para que ocorrao escoamento de um fluido de um ponto até o outro énecessário que haja uma diferença de pressão.o escoamento de um fluido de um ponto até o outro énecessário que haja uma diferença de pressão.

Princípio da Lei de Pascal

Fluído


� Pressão


� PressãoPodem ser do tipo:

- Pressão Absoluta (Pabs): medida com relação apressão zero absoluto.

- Pressão Relativa ou Manométrica (Prel): medida comrelação a pressão atmosférica local.relação a pressão atmosférica local.

- Pressão Atmosférica Padrão (Patm): é a pressãomédia ao nível do mar.Relação de Pressões: Pabs = Prel + Patm

Os aparelhos destinados a medir a pressão relativa são omanômetro e também o piezômetro.O instrumento que mede a pressão atmosférica é o barômetro.


� PressãoEm ventiladores, será abordado conceitos relativos aspressões estática, dinâmica e total.Pressão estáticaÉ o peso exercido por um líquido em repouso ou queesteja fluindo perpendicularmente a tomada deesteja fluindo perpendicularmente a tomada deimpulso, por unidade de área exercida.Pressão dinâmica ou cinéticaÉ a pressão exercida por um fluído em movimento. Émedida fazendo a tomada de impulso de tal forma querecebe o impacto do fluxo.Pressão totalCorresponde a soma das parcelas de pressão estáticae dinâmica


� Pressão de Vapor: Pressão de vapor de um fluido auma determinada temperatura é aquela na qualcoexistem as fases líquido e vapor. Nessa mesmatemperatura, quando tivermos uma pressão maior quea pressão de vapor, haverá somente a fase líquida equando tivermos uma pressão menor que a pressãode vapor haverá somente a fase vapor. Nota-sede vapor haverá somente a fase vapor. Nota-setambém que, à medida que se aumenta atemperatura, a pressão de vapor aumenta. Assim,caso a temperatura seja elevada até um ponto em quea pressão de vapor iguale, por exemplo, a pressãoatmosférica, o líquido se vaporiza, ocorrendo ofenômeno de ebulição.

� A pressão de vapor tem importância fundamental noestudo das bombas, principalmente no NPSH, comoveremos mais à frente.


� Temperatura (T) [ºC]Pode ser definida, a grosso modo, como apropriedade que mede o grau de aquecimento ouresfriamento de um sistema. A temperatura aponta osentido de transferência de energia na forma de calor,que flui dos corpos de alta temperatura para os desentido de transferência de energia na forma de calor,que flui dos corpos de alta temperatura para os debaixa temperatura.


� Tensão superficial (σ) [N/m]A força que existe na superfície de líquidos emrepouso é denominada tensão superficial. Esta tensãosuperficial é devidas às fortes ligaçõesintermoleculares, as quais dependem das diferençasintermoleculares, as quais dependem das diferençaselétricas entre as moléculas, e pode ser definida comoa força por unidade de comprimento que duascamadas superficiais exercem uma sobre a outra.


� Tensão superficial


� Outra propriedade que será abordada maisaprofundada será quanto os tipos de Escoamento.

� Para finalizar devemos ter em mente que no estudodas Máquinas Hidráulicas, devemos considerar que odas Máquinas Hidráulicas, devemos considerar que ofluído, no caso da água, como líquido perfeito e ideal

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