HIDRODINÂMICA

HIDRODINÂMICA

1. Estuda as leis que regem o movimento dos flúidos

2. Regime de Escoamento

   • Laminar
     • as trajetórias das moléculas são paralelas e não ocorre atrito externo
       • Trajetórias suaves e ordenadas
         • Velocidade baixa e alta viscosidade
   • Instável
   • Turbulento
     • as trajetórias das moléculas se cruzam e há turbulência do fluido, ocorrendo atrito interno e atrito externo, com predominância desse último
       • Redemoinhos e vórtices
         • Velocidade é alta e a viscosidade é baixa
   • Calculados por um adimensional, o Número de Reynolds
     • Para condutos de seção circular: Rey = V.D/v
       • onde: V: Velocidade média do fluído; D: Diâmetro da tubulação; v: Viscosidade cinemática do fluído
     • Para condutos de seção não - circular: Rey = 4V.Rh/v
       • Rh = A/P, onde A: área da seção transversal; P: Perímetro em contato com o fluído.
     • O Número de Reynolds ajuda a calcular como a turbulência e a resistência influenciam o consumo de energia na distribuição do fluído.
       • Nº de Reynolds = Forças de inércia / Forças de viscosidade
     • Baixo Número de Reynolds
       • Predominância de forças de viscosidade, indicando escoamento laminar
     • Alto Número de Reynolds
       • Predominância de forças de inércia, indicando escoamento turbulento
     • Resistência ao fluxo e nº de Rey
       • Rugosidade Absoluta (e)
         • Altura das asperezas na superfície interna do tubo
       • Rugosidade Relativa (e/D)
         • Relação entre a rugosidade absoluta e o diâmetro do tubo
       • Camada limite
         • Tubo hidraulicamente liso
           • rugosidade totalmente coberta no escoamento
         • Tubo rugoso
           • Rugosidade parcialmente coberta no escoamento

3. O que é um conduto

   • Um conduto é qualquer estrutura ou caminho através do qual um fluido (líquido ou gás) pode fluir.
   • Conduto Forçado
     • Pressão externa
     • Sistemas Fechados. Ex.: Tubulações de água em casa
     • Rey = V.D/v
     • Escoamento laminar - Rey < 2000
     • Escoamento Instável - 2000 < Rey < 4000
     • Escoamento turbulento - Rey > 4000
     • pressão interna é diferente da pressão atmosférica
   • Conduto Livre
     • Gravidade
     • Ex.: Rios e Canais/ Calhas de Telhados
     • Rey = V.Rh/v = V.D/4v
     • Escoamento laminar - Rey < 500
     • Escoamento Instável - 500 < Rey < 1000
     • Escoamento Turbulento - > 1000
     • pressão interna é igual à pressão atmosférica

4. Propriedade dos flúidos

   • Atrito externo
     • Refere-se à resistência ao movimento do fluido
   • Coeficiente de atrito f
     • Depende do Número de Reynolds e da rugosidade relativa (e/D), variando conforme o regime do escoamento
       • Regime laminar - Equação de Poiseuille
       • Regime turbulento
         • Tubos lisos - equação de Von Karman
         • Tubos rugosos - equação de Nikuradse
         • Região de transição - equação de ColebrooK

5. Equação da Continuidade

   • Vazão é constante
     • Q1 = Q2.......= Qn
   • Q = A . V
   • Linha de Recalque
     • É a tubulação que transporta o fluido bombeado em direção ao ponto de utilização ou a outro sistema de armazenamento
     • Válvulas de retenção
       • Impedem que o fluido retorne à bomba, protegendo o sistema
     • Manômetros
       • São instalados para monitorar a pressão no sistema.
     • Curvas e Junções
       • Devem ser minimizadas ou otimizadas para reduzir as perdas de carga
     • Linha de Recalque = Alta pressão
       • Linha de sucção = Baixa Pressão

6. Teorema de Bernoulli

   • Princípio da conservação de energia
   • Energia cinética
     • Energia Potencial Gravitacional
       • Energia de Pressão
   • Fluido Real
     • Dissipação de energia HF
       • Perda de carga Principal ou distribuída
         • Ex.: Sistema de abastecimento urbano
         • Fórmula Universal de Darcy-Weisbach
       • Perda de carga localizada
         • Ex.: Estações de bombeamento de água
       • A perda de carga é a diminuição da pressão de um fluido em uma tubulação, causada pelo atrito com as paredes internas e turbulências devido a mudanças de direção ou variações no diâmetro do tubo
   • Fluido Ideal
     • Incompressíveis e sem viscosidade
   • V1²/2g + P1/Y + Z1 = V2²/2g + P2/Y + Z2

7. Teorema de Torricelli

   • Coeficiente de contração Cc=S2/S
   • Coeficiente de Velocidade Cv = Vreal/ V2
   • Coeficiente de descarga Cd = CC . Cv ou CD= Qreal / Qteórico
   • Reservatório de nível constante
   • Reservatório de nível variável
   • Efeito de bocais na vazão
     • Os bocais são constituídos por tubos curtos, para serem adaptados aos orifícios. Servem para direcionar o jato
       • Dependem do coeficiente de descarga

8. Classificação dos movimentos

   • Permanente
     • Q constante
       • dh/dt = 0 e dv/dt = 0
     • Variado
       • Acelerado ou retardado
         • Velocidade média e h podem variar do ponto 1 ao 2
       • dh/dl diferente de 0
     • Uniforme
       • Velocidade média e h não variam do ponto 1 ao 2
       • dh/dl = 0
   • Não permanente
     • Q variável
       • dv/dt diferente de 0
     • Velocidade e seção variáveis com o tempo e espaço
       • dv/dl = ou diferente de 0
   • • Movimento Permanente, gradualmente retardado
     • • Movimento Permanente, gradualmente acelerado
       • • Movimento Permanente uniforme
   • • Movimento Permanente, gradualmente aceleraado
     • • Movimento Permanente, gradualmente retardado
       • • Movimento não - permanente
     • • Movimento não - permanente
       • • Movimento não - permanente

9. Escoamento em orifícios

   • Orifícios são perfurações, de forma bem definida, feitas abaixo da superfície livre do líquido
   • Vertedores/ Orifícios
     • Orifício de parede delgada ( e < 1,5 . d)
     • Orifício de parede delgada biselada
     • Orifício de parede espessa ( e >/= 1,5. d)
     • Bocal ( e = 2 a 3 . d)

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