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Mecânica dos Fluidos

Aula 8 –Introdução a Cinemática dos Fluidos

Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues

Tópicos Abordados Nesta Aula

Cinemática dos Fluidos.

Definição de Vazão Volumétrica. Vazão em Massa e Vazão em Peso.

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Mecânica dos Fluidos

Definição

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A cinemática dos fluidos éa ramificação da mecânica dos fluidos que estuda o comportamento de um fluido em uma condição movimento.

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Vazão Volumétrica

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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 através de 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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Cálculo da Vazão Volumétrica

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A forma mais simples para se calcular a vazão volumétrica é apresentada a seguir na equação mostrada.

Qv representa a vazão volumétrica, Véo volume e to 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 éaberta um cronômetro éacionado. Supondo que o cronômetro foi desligado assim que o balde ficou completamente cheio marcando um tempo t, uma vez conhecido o volume Vdo balde e o tempo tpara seu completo enchimento, a equação éfacilmente aplicável resultando na vazão volumétrica desejada.

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Relação entre Área e Velocidade

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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 como pode ser observado na figura a seguir.

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Pela análise da figura, épossível observar que o volume do cilindro tracejado édado por:

Substituindo essa equação na equação de vazão volumétrica, pode-se escrever que:

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

Qv representa a vazão volumétrica, véa velocidade do escoamento e A éa área da seção transversal da tubulação.

Q v

Relações Importantes

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Área da seção transversal circular:

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= pi

Vazão em Massa e em Peso

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De modo análogo àdefinição da vazão volumétrica épossível 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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Vazão em Massa

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Vazão em Massa:A vazão em massa écaracterizada pela massa do fluido que escoa em um determinado intervalo de tempo, dessa forma tem-se que:

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