Brunetti capitulo 7

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Centro de Educação e Tecnologia – CTEC

Engenharia Mecânica Engenharia de Produção

Mecânica dos Fluidos
Seção 05
Professor: Porto

São José dos Campos – SP 2010
0

1. Escoamento Permanente de Fluido Incompressível em Condutos Forçados
1. Introdução
Na seção 4 foi visto que a equação da energia, dentro de hipóteses conveniente, reduzse a: + = +
,

em que o significado dasparcelas foi amplamente explicado naquela seção. Muitos dos problemas referentes a instalações hidráulicas recaem nas hipóteses de validade da Equação acima e visam à determinação de uma de suas parcelas, devendo, portanto, ser conhecida as outras três. Não se deseja que o leitor faça disso uma regra, pois outros casos acontecem, mas muitas vezes a incógnita nos problemas é o termo HM (carga manométricada máquina) que, como apresentado, é utilizado no cálculo de sua própria potência. Nesse caso, normalmente, H1 e H2 são conhecidos pelo projetista, pela própria configuração da instalação e pelas condiçõess que lhe são impostas, como, por exemplo, a vazão disponível ou necessária para uma certa aplicação. Restaria, nesse caso, conhecer o termo Hp1,2 (perda de carga), para que, por meio da equaçãoda energia, fosse possível determinar HM. O objetivo deste capítulo é exatamente estabelecer métodos para a determinação da perda de carga e com isso resolver a equação da energia na forma mostrada acima, para qualquer que seja a incógnita prefixada pelo projeto.

2. Definições
Condutos-Classificação Conduto é qualquer estrutura sólida, destinada ao transporte de fluidos. Os condutos sãoclassificados, quanto ao comportamento dos fluidos em seu interior, em forçados e livres. O conduto é dito forçado quando o fluido que nele escoa o preenche totalmente, estando en contato com toda a sua parede interna, não apresentando nenhuma superfície livre (Figura 6.1a) O conduto é dito livre quando o fluido em movimento apresenta uma superfície livre (Figura 6.1b).

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Firura 6.1

Raio ediâmetro hidráulico Raio hidráulico (RH) é definido como: = onde: A - área transversal do escoamento do fluido; σ - perímetro 'molhado' ou trecho do perímetro, da seção de área A, em que o fluido está em contato com a parede do conduto. Diâmetro hidráulico (DH) é definido por: = A tabela a seguir apresenta alguns exemplos:

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uma Camada limite numa placa plana Esse conceito é mais facilmenteintroduzido no escoamento de fluidos sobre placas se planas do que no escoamento em condutos. Por causa disso, neste item será feito o estudo da camada limite sobre placas planas e essa noção será aproveitada no próximo item para o mada estudo mo fenômeno no escoamento em condutos. meno

Figura 6.2

Seja uma placa plana de espessura muito pequena, introduzida paralelamente a um escoamentouniforme e em regime permanente de um fluido. mento Seja a velocidade do fluido, ao longe da placa, uniforme de valor v0. Os acontecimentos serão explicados para um dos lados da placa, sendo que do outro o aspecto será simétrico. Suponha-se que, por meio de um medidor, sejam detectadas as velocidades nos pontos se ao longo de uma seção vertical (1) (Figura 6.2). Ao fazer isso, verifica se que junto àplaca, devido ao princípio da aderência, a verifica-se velocidade é nula. Quando se percorre a vertical (1), a velocidade é crescente até que, num ponto A, a velocidade coincida com v0 e assim se mantenha para todos os pontos acima dele. cidade É óbvio que o fluido até o ponto A sofreu a influência da presença da placa, influência esta que é denotada pela existência de um gradiente da velocidade aolongo da vertical. Aci Acima do ponto A, o fluido comporta como se a placa não existisse, isto é, escoa com a mesma comporta-se o velocidade v0 uniforme que ele possuía ao longe. Se a mesma experiência for efetuada ao longo de verticais mais afastadas do bordo de ataque, como a (2) e a (3), verifica cais verifica-se uma repetição daquilo que aconteceu na (1), com a única diferença de que os...
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