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Mecânica dos Fluidos
Aula 8 – Introdução a Cinemática dos Fluidos

Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues

Aula 8

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Tópicos Abordados Nesta Aula
Cinemática dos Fluidos. Definição de Vazão Volumétrica. Vazão em Massa e Vazão em Peso.

Mecânica dos Fluidos

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Definição
Acinemática dos fluidos é a ramificação da mecânica dos fluidos que estuda o comportamento de um fluido em uma condição movimento.

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Vazão Volumétrica
Em hidráulica ou em mecânica dos fluidos, define-se vazão como a relação entre o volume e o tempo. A vazão pode ser determinada a partir do escoamento de um fluido atravésde determinada seção transversal de um conduto livre (canal, rio ou tubulação aberta) ou de um conduto forçado (tubulação com pressão positiva ou negativa). Isto significa que a vazão representa a rapidez com a qual um volume escoa. As unidades de medida adotadas são geralmente o m³/s, m³/h, l/h ou o l/s.

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Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. RodriguesCálculo da Vazão Volumétrica
A forma mais simples para se calcular a vazão volumétrica é apresentada a seguir na equação mostrada.

Qv =

V t

Qv representa a vazão volumétrica, V é o volume e t o intervalo de tempo para se encher o reservatório.

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Método Experimental
Um exemplo clássico para a medição de vazão éa realização do cálculo a partir do enchimento completo de um reservatório através da água que escoa por uma torneira aberta como mostra a figura. Considere que ao mesmo tempo em que a torneira é aberta um cronômetro é acionado. Supondo que o cronômetro foi desligado assim que o balde ficou completamente cheio marcando um tempo t, uma vez conhecido o volume V do balde e o tempo t para seu completoenchimento, a equação é facilmente aplicável resultando na vazão volumétrica desejada.

V Qv = t

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Relação entre Área e Velocidade
Uma outra forma matemática de se determinar a vazão volumétrica é através do produto entre a área da seção transversal do conduto e a velocidade do escoamento neste conduto comopode ser observado na figura a seguir.
Pela análise da figura, é possível observar que o volume do cilindro tracejado é dado por:

V =d⋅A
Substituindo essa equação na equação de vazão volumétrica, pode-se escrever que:

Qv =

d⋅A t

A partir dos conceitos básicos de cinemática aplicados em Física, sabe-se que a relação d/t é a velocidade do escoamento, portanto, pode-se escrever a vazãovolumétrica da seguinte forma:

Qv = v ⋅ A
Qv representa a vazão volumétrica, v é a velocidade do escoamento e A é a área da seção transversal da tubulação. Mecânica dos Fluidos

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Relações Importantes
1m³=1000litros 1h=3600s 1min=60s Área da seção transversal circular:

A=

π ⋅d2
4

π = 3,14

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Vazão em Massa e em Peso
De modo análogo à definição da vazão volumétrica é possível se definir as vazões em massa e em peso de um fluido, essas vazões possuem importância fundamental quando se deseja realizar medições em função da massa e do peso de uma substância.

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Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. RodriguesVazão em Massa
Vazão em Massa: A vazão em massa é caracterizada pela massa do fluido que escoa em um determinado intervalo de tempo, dessa forma tem-se que: m Qm = t Onde m representa a massa do fluido. Como definido anteriormente, sabe-se que ρ = m/V, portanto, a massa pode ser escrita do seguinte modo: ρ ⋅V Qm = m = ρ ⋅V
t

Assim, pode-se escrever que:

Qm = ρ ⋅ Qv

Qm = ρ ⋅ v ⋅ A...
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