Relatorio Mecanica Dos Fluidos

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO..........................................................................................................4

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA.................................................................................5

3 MATERIAIS E MÉTODOS.........................................................................................7

4 RESULTADO E DISCUÇÃO.....................................................................................8

5 CONCLUSÃO..........................................................................................................11

6 BIBLIOGRAFIA........................................................................................................12

 

1.INTRODUÇÃO

O Tubo de Pitot é um instrumento utilizado para a medição de velocidades de escoamentos, tanto internos quanto externos, para líquidos ou gases. O instrumento foi apresentado em 1732 por Henry de Pitot. Os conceitos básicos necessários para o entendimento e para o uso do Tubo de Pitot estão associados às pressões do escoamento.

O tubo de Venturi é um dispositivo inicialmente desenhado para medir a velocidade de um fluido aproveitando o efeito Venturi. Entretanto, alguns se utilizam para acelerar a velocidade de um fluido obrigando-o a atravessar um tubo estreito em forma de cone.

O experimento a ser realizado tem por objetivo verificar a velocidade do escoamento de ar atmosférico por um conduto forçado, por meio da análise do Tubo de Pitot, utilizando-se das diferenças de pressões causadas pelo deslocamento do fluido analisado para assim ser calculada a velocidade de escoamento do mesmo. Também queremos calcular a área de uma seção menor da tubulação por onde o fluido escoa, sendo que esta possui uma seção de área maior e outra menor, para isso levando-se em conta o princípio de que a vazão no fluido se mantém constante em toda tubulação.

 

2.FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

No início do século XVIII o engenheiro francês Henri Pitot criou um método para aferição da velocidade pontual em escoamentos de fluidos quaisquer, processo que foi aprimorado em meados do século XIX por Henry Darcy, desde então vem sendo usado para monitorar a velocidade da passagem de gases comprimidos por dutos industriais e determinar a velocidade de aviões durante o vôo. (FOX, 2006)

“O Tubo de Pitot é fundamentalmente um tubo com sua abertura colocada na direção das trajetórias das partículas do fluido, que é dobrado posteriormente em um ângulo reto, onde é adaptado um piezômetro.”(BRUNETTI, 2008, p.208) A velocidade varia em função da distância entre o ponto analisado e as bordas do tubo por onde o fluido escoa, portanto o tubo de Pitot normalmente é instalado no centro do tubo de escoamento do fluido, para fim da obtenção da máxima velocidade.

BRUNETTI (2008) ressalta que ao incidir na abertura do tubo de Pitot as partículas são paradas ao colidirem com o fluido do piezômetro, portanto a coluna formada no piezômetro será devida tanto à carga de pressão quanto à carga de velocidade, logo se faz necessária a instalação de um medidor de pressão em um ponto próximo o bastante da entrada do tubo para que as perdas de carga sejam desprezíveis. De posse destas informações é possível calcular a velocidade com base na equação de Bernoulli da conservação de energia:

(v_1^2)/2g+P_1/γ+z_1=(v_2^2)/2g+P_2/γ+z_2(1)

Onde:

v=velocidade ( m/s), sendo v_1 a velocidade no primeiro ponto e v_2a velocidade no segundo;

g=aceleração gravitacional, considerada 10m/s2 para a facilitação de cálculos;

P_1 e P_2 as pressões nos pontos 1 e 2 em N/m2;

γ é o peso específico do fluido analisado em N/m3;

Z é a cota altimétrica em metros dos pontos 1 e 2.

Porém, sabemos que z1=z2, devido ao fato de o tubo estar nivelado e então não há diferença de altura entre os pontos, e que v2 = 0, pois se situa na entrada do tubo de Pitot, logo podemos simplificar a equação (1) na equação (2), levando-se em conta que as variáveis adotadas nesta segunda equação são as mesmas já citadas como referentes à equação anterior:

v_1=√((2g(P_1-P_2))/γ)(2)

Feitas algumas simplificações na equação (2) e considerando as propriedades do ar atmosférico, temos a seguinte equação:

v=√(2μgh/μ_ar ) (3)

Onde:

μ_ar = massa específica do ar (kg/m3);

g = aceleração da gravidade (m/s2);

μ = massa específica do fluido manométrico (kg/m3);

h = diferença de nível do fluido manométrico.

Partindo do princípio do escoamento uniforme para fluidos ideais, onde a vazão é constante ao longo de toda tubulação, podemos considerar válida a seguinte equação para o cálculo da seção do estreitamento no duto:

Q= v_1 . A_1= v_2.A_2=cte (4)

Onde:

Q= vazão do fluido;

v_n= velocidade do fluido no ponto n que está sendo considerado;

A_n= área do duto no ponto n que está sendo considerado.

Sendo o duto por onde escoa o fluido em análise cilíndrico em toda a sua extensão, então o mesmo tem a sua seção transversal circular, logo, através da seguinte equação pode ser calculada a área de sua seção transversal:

A=(πD^2)/4 (5)

Onde:

A= área do círculo, seção transversal do duto;

D= diâmetro do duto por onde o fluido escoa.

 

3.MATERIAIS