Vazão

Unidades:

cm3/s ; m3/s ; m3/min ; m3/h ; /s ; /min ;

Relação entre velocidade e área, Pela análise da figura, é possível observar que o volume do cilindro tracejado é dado 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/t é a velocidade do escoamento, portanto, pode-se escrever a vazão volumétrica da seguinte forma:

Onde, Qv representa a vazão volumétrica, v é a velocidade do escoamento e A é a área da seção transversal da tubulação.

Vazão em massa (Qm)

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

​onde, m é a massa do fluido.

Como definido anteriormente, sabe-se que ρ = m/V, portanto, a massa pode ser escrita do seguinte modo:

​​portanto:​

Assim, pode-se escrever que:

Qm = ρ.Qv​​portanto:​Qm = ρ.v.A

Para se obter a vazão em massa basta multiplicar a vazão em volume pela massa específica do fluido em estudo, o que também pode ser expresso em função da velocidade do escoamento e da área da seção do seguinte modo:

As unidades usuais para a vazão em massa são o kg/s ou então o kg/h.

Vazão em peso (Qw)

A vazão em peso se caracteriza pelo peso do fluido que escoa em um determinado intervalo de tempo, assim, tem-se que:

Sabe-se que o peso é dado pela relação W = m.g, como a massa é m=ρ.V, pode-se escrever que:

Assim, pode-se escrever que:

​​e ​​

Portanto, para se obter a vazão em massa basta multiplicar a vazão em volume pelo peso específico do fluido em estudo, o que também pode ser expresso em função da velocidade do escoamento e da área da seção do seguinte modo:

As unidades usuais para a vazão em massa são o N/s ou então o N/h.

Exercícios

1. Calcular o tempo que levará para encher um tambor de 214 litros, sabendo-se que a velocidade de escoamento do líquido é de 0,3m/s e o diâmetro do tubo conectado ao tambor é igual a 30mm.

2. Calcular o diâmetro de uma tubulação, sabendo-se que pela mesma, escoa água a uma velocidade de 6m/s. A tubulação está conectada a um tanque com volume de 12000 litros e leva 1 hora, 5 minutos e 49 segundos para enchê-lo totalmente.

Regime de Escoamento

O regime de escoamento é determinado através do número de Reynolds (abreviado como Re) é um número adimensional usado em mecânica dos fluídos para o cálculo do regime de escoamento de determinado fluido dentro de um tubo ou sobre uma superfície. É utilizado, por exemplo, em projetos de tubulações industriais e asas de aviões. O seu nome vem de Osborne Reynolds, um físico e engenheiro irlandês. O seu significado físico é um quociente entre as forças de inércia e as forças de viscosidade.

- Regime Laminar: a trajetória da partícula é bem definida

- Regime Turbulento: as partículas se deslocam desordenadamente

- Regime de Transição: instável

Re<2000 – Escoamento Laminar.

2000<Re<2400 – Escoamento de Transição.

Re>2400 – Escoamento Turbulento.

Onde:

ρ = massa específica do fluido

μ = viscosidade dinâmica do fluido

v = velocidade do escoamento

D = diâmetro da tubulação

Exemplo

1) Calcular o número de Reynolds e identificar se o escoamento é laminar ou turbulento sabendo-se que em uma tubulação com diâmetro de 4 cm escoa água com uma velocidade de 0,05m/s. Dados: μH2O = 1,0030 x 10 -3 Ns/m2