Fluidos Mecanicos

PASSO 1- Pesquisar em artigos, livros e sites os conceitos de rugosidade, perda de carga e cavitação, com foco na aplicação desses conceitos na indústria.

R: Rugosidade

A rugosidade e tem um conceito como um conjunto irregularidade, isto e pequenas saliências e reentrâncias que caracteriza uma superfície. Essas irregularidades podem ser avaliadas com aparelhos eletrônicos, a exemplo de rugosímetro.

R: perda de carga

Sempre que um fluido se desloca no interior de uma tubulação ocorre atrito deste fluido com as paredes internas desta tubulação, ocorre também uma turbulência do fluido com ele mesmo, este fenômeno faz com que a pressão que existe no interior da tubulação vá diminuindo gradativamente à medida com que o fluido se desloque, esta diminuição da pressão é conhecida como “Perda de Carga (DP)”.

Desta forma a perda de carga seria uma restrição à passagem do fluxo do fluido dentro da tubulação, esta resistência influenciará diretamente na altura manométrica de uma bomba (H) e sua vazão volumétrica (Q), e em caso de sistemas frigoríficos, a diminuição de sua eficiência frigorífica. Em resumo, em ambos os casos um aumento de potência consumida.

R: cavitação

Cavitação é um fenômeno de ocorrência limitada a líquidos, com consequências danosas para o escoamento e para as regiões sólidas onde a mesma ocorre. O estudo da cavitação pode ser dividido em duas partes: o fenomenológico, que corresponde à identificação e combate à cavitação e seus efeitos; e o teórico, onde interessa o equacionamento do fenômeno, visando a sua quantificação no que se refere às condições de equilíbrio, desenvolvimento e colapso das bolhas. Para o perfeito entendimento da cavitação, torna-se necessário abordar o conceito de pressão de vapor.

Pelo conceito de pressão de vapor, vimos que mantendo-se um fluido a uma temperatura constante e diminuindo-se a pressão, o mesmo ao alcançar a pressão de vapor, começará a vaporizar. Este fenômeno ocorre nas bombas centrifugas, pois o fluido perde pressão ao longo do escoamento na tubulação de sucção. Se a pressão absoluta do líquido, em qualquer ponto do sistema de bombeamento, for reduzida (ou igualada), abaixo da pressão de vapor, na temperatura de bombeamento: parte deste liquido se vaporizar, formando “cavidade” no interior da massa líquida. Estará aí iniciado o processo de cavitação. As bolhas de vapor assim formadas são conduzidas pelo fluxo do líquido até atingirem pressões mais elevadas que a pressão de vapor ( normalmente na região do rotor), onde então ocorre a implosão (colapso) destas bolhas, com a condensação do vapor e o retorno à fase líquida. Tal fenômeno é conhecido como cavitação.

Normalmente a cavitação é acompanhada por ruídos, vibrações e com possível erosão das superfícies sólidas (pitting). Deve-se salientar, que a erosão por cavitação não ocorre no local onde as bolhas se formam, mas sim onde as mesmas implodem. Os efeitos da cavitação dependem do tempo de sua duração, da sua intensidade, das propriedades dos líquidos e da resistência do material á erosão por cavitação. A cavitação, naturalmente, apresenta um barulho característico, acompanhado de redução na altura manométrico rendimento. Se de grande intensidade, aparecerá vibração, que comprometerá o comportamento mecânico da bomba.

PASSO 2- Utilizar a bancada de mecânica de fluídos do laboratório de engenharia da unidade e calculara perda de carga em tubulação lisa e rugosa.

Relatório

Em laboratório de bancada de mecânica de fluidos, devera ser avaliado, o modo que o fluido se comportara em fluxo.

Para isso devemos, contar com a ajuda do professor e de alguns aparelhos. O professor inicia a aula passando o cronograma do que devemos fazer e o que iríamos utilizar. E após todo o ensaio terá que, ser calculado a velocidade e o números de Reynalds.

Nessa bancada temos seis tubos sendo: um tubo ½’’ liso, um tubo ¾’’rugoso, um tubo de hidrômetro/Reynalds, um tubo Venturi, uma placa de orifício e um tubo de singularidade. Após conhecemos essa bancada, descobrimos que iremos utilizar só apenas o tubo de hidrômetro/Reynalds, com um diâmetro de ¾”.

Com isso precisamos de três integrantes do grupo que faça o experimento. No tubo em que vamos fazer o experimento contém, água, e uma válvula para que seja controlada a vazão, o professor liberou para a turma, o cronometro e um corante em líquido, e esse corante é o mesmo que são utilizados em comida, e é conhecido por alenina. Assim conseguiremos observa o comportamento do fluido que ficara em fluxo contínuo, e devemos manter o fluxo de três maneiras de comportamento que serão:

Laminar: Re< 2300

Transição: 2300<Re<4000

Turbulento: Re>4000

Para que podemos iniciar o ensaio, foi preciso ligado à bancada, e os integrantes a sumir seus postos, onde um integrante ficou no controle da válvula, o outro ficou ejetando o corante, e o outro integrante ficou marcando no cronometro a vazão, que será medido em litros por segundo.

Os integrantes que sobraram, ficaram avaliando o ensaio e aproveitarão para tira fotos e gravar. Para iniciar o ensaio, foi ejetado o liquido no tubo onde podemos observa na primeira vez, que fico um traço continuo azul, e é considerado que a forma do fluido ejetado estava em num nível calmo, e ela é conhecido por ser chamar laminação, para fazemos a modificação do fluxo do fluido foi aberta, mais a válvula deixando o traço mais agitado formado um pico baixo, onde e conhecido por transição, já no último ensaio após abrimos bem mais a válvula, observamos já um estado bem agitado tendo uma variação de pico bem alto, que é conhecido por ser um fluido turbulento.

Assim que terminamos todos os ensaios obtemos alguns resultados que serão utilizados para calcular a velocidade e o numero de Reynalds.

Após os testes obtemos os seguintes resultados:

Em seguidas foram calculado a vazão para determinar a velocidade e o numero de Reynalds. Que será apresentado logo abaixo.

Vazão: laminar: Q = 1 = 0.05

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