Mecânica dos fluidos - Hidráulica

Metodologia

O experimento foi realizado no laboratório de Mecânica de fluidos, Hidráulica e Hidrologia. Inicialmente, foi ligado um registro no qual possibilitou o escoamento da água pela tubulação de 1 ˮ ( 0,025 m) de diâmetro ,conectada a 3 mangueiras localizadas em diferentes pontos no piezômetro. A primeira,  entre a curva de 90° e o joelho de 45°, a segunda entre os joelhos de 45°, e a terceira conectada entre o joelho de 45° e a curva de 90°.

Para determinar a vazão, foi calculado primeiramente o volume do líquido, com base nas dimensões de um reservatório que estava sendo destinado a água, com medidas de comprimento de 0,297 m, e 0,207 m de profundidade . Após encontrar o valor da altura desse reservatório preenchido, com um tempo estabelecido de 15 segundos, foi possível obter o volume do fluido.

Para os cálculos da constante de proporcionalidade (K), que foram obtidos indiretamente de acordo com as fórmulas, chegou-se a dois resultados, um para a perda de carga do ponto  1 para o ponto 2, e outro do ponto 2 para o ponto 3.

Na segunda parte, com o objetivo de determinar o valor de f ( fator de cisalhamento), foi utilizado uma tubulação de ¾ ˮ liso, com diâmetro de 0,019m, conectada a duas mangueiras distintas ligadas em diferentes pontos no piezômetro. Após a leitura das pressões serem realizadas, para calcular a perda de carga do sistema, foi feita a diferença entre seus valores.

Para calcular o volume, foi utilizado um reservatório de 0,297 m de comprimento, e 0,207m de profundidade, e sua altura foi obtida pela escoamento em um tempo de 15 segundos. Desta forma, foi calculado o f de acordo com a fórmula. Posteriormente, o número de Reynolds se obteve com sua fórmula específica.

[pic 1]

Perda de Carga Localizada

Segue abaixo valores obtidos pela leitura do piezômetro relacionados ao ponto 1 (após o joelho de 45°) , do ponto 2  e do ponto 3 ( após a curva de 90°).

Ponto	1	2	3
Pressão (mm)	1120	1020	947

Para calcular a velocidade, foi usado a fórmula relacionada ao volume do cubo :

Volume = a .b .c  

Sendo os valores de a e b conhecidos, e c o volume medido em um tempo de 15 segundos, no qual se obteve o valor de 183 mm de altura. Sendo assim :

[pic 2]       [pic 3]

Para se obter os valores da vazão , utiliza-se :

Q =  =  = 0,00075 /s [pic 4][pic 5][pic 6]

Tubulação de 1 ˮ  ( D = 0,025 m )

Com isso podemos calcular a velocidade do líquido usando :

Q   =     →  Logo ,  v = 1,53 m/s [pic 7]

• ΔHL  1  (  Ponto 1 – Ponto 2 )

1120 mm – 1020 mm = 100 mm  ou  0,1 m

• ΔHL 2   ( Ponto 2 – Ponto 3 )

1020 mm – 947 mm = 73 mm ou 0,073 m

Aplicando esses valores e também o da velocidade citada acima na fórmula  ΔHL =   , temos :[pic 8]

K 1	K 2
0,84	0,61

Perda de Carga Distribuída

Dados da tubulação ( ¾ ˮ liso)  :  

L = 1,12 m

D = 0,019 m

 

Dados de pressão obtidos no piezômetro

Ponto 1	Ponto 3
1,739 (m)	1,190 ( m)

Obs : o ponto 2 não foi considerado

A partir desses valores , foi obtido :

• ΔH =  Ponto 1 – Ponto 3 = 1,739 m – 1,190 m = 0,549 m

Após o tempo de 15 segundos , foi medido a altura do líquido,que representaria o valor de C . Com isso, pode-se chegar ao volume utilizando a mesma fórmula anterior, sendo :