Leis fundamentais da física aplicad

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

Leis fundamentais da física aplicadas à medição de vazão
1 - Lei da Continuidade: A lei da continuidade afirma que a taxa de fluxo de massa de um fluido incompressível em um sistema deve ser constante. Isso significa que a massa que entra em uma seção do sistema deve ser igual à massa que sai. 
obs:A medição de vazão deve levar em consideração essa lei para garantir que a vazão seja adequadamente quantificada.
2 - Lei de Newton da Viscosidade: A lei de Newton da viscosidade descreve como a taxa de deformação de um fluido está relacionada à força de cisalhamento aplicada.
obs: Para medir a vazão com precisão, é importante considerar a viscosidade do fluido, pois ela afeta a forma como o fluido flui através de um sistema de medição.
3 - Princípio de Bernoulli: O princípio de Bernoulli descreve a relação entre a velocidade de um fluido, sua pressão e sua altura potencial.
obs: Esse princípio é frequentemente aplicado na medição de vazão, especialmente em sistemas que envolvem tubos estreitos (como tubos de Venturi) nos quais a velocidade do fluido é acelerada para reduzir a pressão.
4 - Equação de Conservação de Massa: A equação de conservação de massa é uma representação matemática da lei da continuidade e é fundamental para a medição de vazão. 
obs: Ela descreve como a massa do fluido é conservada em um sistema e é expressa como uma equação de balanço de massa.
5 - Equação de Bernoulli Modificada: A equação de Bernoulli pode ser modificada para incluir os efeitos da gravidade, viscosidade e outros fatores que afetam a medição de vazão.
obs: Essa equação modificada é frequentemente usada para calcular a vazão em sistemas complexos.
6 - Equação de Navier-Stokes: A equação de Navier-Stokes é uma equação diferencial que descreve o movimento de fluidos.
obs: Embora seja complexa e geralmente resolvida numericamente, essa equação fornece informações detalhadas sobre o comportamento do fluido e é essencial em situações em que a precisão é crítica.
Variáveis físicas 
1 - Pressão (P): A pressão é a força por unidade de área exercida por um fluido em um ponto específico. Ela desempenha um papel fundamental na medição de vazão, especialmente em dispositivos como medidores de pressão diferencial e tubos de Venturi, onde as variações de pressão são usadas para determinar a vazão.
2 - Densidade (ρ): A densidade representa a massa por unidade de volume de um fluido. A densidade é importante porque a vazão de um fluido pode ser afetada por mudanças na densidade, especialmente quando se trabalha com fluidos compressíveis. A equação de conservação de massa leva em consideração a densidade ao relacionar a vazão com a área da seção transversal do fluxo.
3 - Viscosidade (μ): A viscosidade é uma medida da resistência interna de um fluido ao fluxo. Fluidos viscosos têm uma resistência maior ao escoamento do que fluidos de baixa viscosidade. Medidores de vazão baseados no efeito de Coriolis e em outros princípios levam em consideração a viscosidade do fluido para calcular a vazão com precisão.
Vazão Volumétrica (Q):
1 - A vazão volumétrica é a quantidade de fluido que passa por uma seção transversal em um determinado período de tempo.
Fórmula: Q = A * V
Onde:
Q = Vazão volumétrica (metros cúbicos por segundo, litros por minuto, etc.)
A = Área da seção transversal (metros quadrados)
V = Velocidade do fluido (metros por segundo)
Vazão Massa (Qm):
2 - A vazão massa é a taxa de fluxo de massa de um fluido em um sistema.
Fórmula: Qm = ρ * Q
Onde:
Qm = Vazão massa (quilogramas por segundo)
ρ = Densidade do fluido (quilogramas por metro cúbico)
Q = Vazão volumétrica (metros cúbicos por segundo)
Vazão Volumétrica em Tubos (Q):
3 - Para um fluxo em regime permanente e laminar através de um tubo cilíndrico, a vazão pode ser calculada usando a Lei de Hagen-Poiseuille.
Fórmula: Q = (π * r^4 * ΔP) / (8 * η * L)
Onde:
Q = Vazão volumétrica (metros cúbicos por segundo)
r = Raio do tubo (metros)
ΔP = Diferença de pressão entre as extremidades do tubo (pascal)
η = Viscosidade dinâmica do fluido (pascal-segundo)
L = Comprimento do tubo (metros)
Vazão Volumétrica em Tubos (Simplificação para Fluxo Laminar):
4 - Para fluxo laminar em tubos cilíndricos, a vazão pode ser calculada de forma simplificada usando a Lei de Poiseuille.
Fórmula: Q = (π * r^2 * ΔP) / (4 * η * L)
Onde os símbolos têm os mesmos significados que na fórmula anterior.
Vazão em um Tubo Venturi (Simplificação):
5 - Para tubos Venturi, a vazão pode ser estimada usando uma simplificação da equação de Bernoulli.
Fórmula: Q = A1 * V1 = A2 * V2
Onde:
Q = Vazão volumétrica (metros cúbicos por segundo)
A1 e A2 = Áreas das seções do tubo antes e após o gargalo
V1 e V2 = Velocidades do fluido nas seções correspondentes
Medidores de Vazão por Impacto do Fluido
Princípio de Funcionamento:
Os medidores de vazão por impacto do fluido, também conhecidos como medidores de vazão de turbina ou hélice, funcionam com base no princípio de que o fluido em movimento colide com uma turbina ou hélice, fazendo-a girar. A taxa de rotação da turbina ou hélice é diretamente proporcional à velocidade do fluido, e, portanto, pode ser usada para medir a vazão.
Exemplos de Medidores de Vazão por Impacto do Fluido:
Medidores de Turbina: Nesses medidores, uma turbina com pás é posicionada no caminho do fluido. Conforme o fluido passa pelas pás, ele causa a rotação da turbina.
Medidores de Hélice: Medidores de hélice funcionam de maneira semelhante às turbinas, mas usam uma hélice em vez de pás. A hélice gira com o fluxo do fluido e a taxa de rotação está relacionada à vazão.
Aplicações Industriais:
Os medidores de vazão por impacto do fluido têm várias aplicações industriais devido à sua simplicidade e precisão:
Indústria de Petróleo e Gás: São usados para medir a vazão de óleo, gás natural e outros produtos em oleodutos e gasodutos.
Indústria de Alimentos e Bebidas: São utilizados na medição de vazão de ingredientes líquidos em processos de produção de alimentos e bebidas.
Indústria de Energia: São empregados em usinas de energia para medir a vazão de água, vapor ou outros fluidos em processos de geração de energia.
Indústria Automobilística: São utilizados em sistemas de teste e calibração de motores para medir a vazão de ar ou combustível.
Indústria Aeroespacial: São usados em sistemas de teste de motores de foguetes para medir a vazão de propelentes.
Os medidores de vazão por impacto do fluido são versáteis e encontram aplicação em uma ampla gama de setores industriais devido à sua capacidade de medir com precisão a vazão de líquidos e gases.