2 _Classificao_dos_escoamentos

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Classificação dos
escoamentos
CONCEITOS FUNDAMENTAIS
Docente: Edel Mary Q. de O. Figueredo
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIAS
Conteúdo
1.TIPOS DE ESCOAMENTO
2. COMPRESSIBILIDADE DOS FLUIDOS
3. PRESSÃO DE VAPOR
4. TENSÃO SUPERFICIAL
5. VISCOSIDADE
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Escoamento Viscoso versus Não Viscoso
Viscosidade (μ): propriedade que quantifica
a resistência interna ao escoamento
Escoamento viscoso: onde os efeitos do
atrito são significativos 
Viscosidade nula não existe a hipótese de
ausência de forças viscosas simplifica a
análise do problema, sem muita perda de
precisão
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A velocidade do fluido em contato direto com a superfície sólida é zero,
devido aos efeitos viscosos: condição de não escorregamento
Há o desenvolvimento do perfil de velocidade → tensões tangenciais
O campo de escoamento pode ser dividido em duas regiões:
na região próxima à fronteira, as tensões de cisalhamentos estão
presentes, é a região chamada camada-limite; 
fora da camada-limite, utiliza-se a teoria de escoamento não-viscoso
(tensão de cisalhamento nula)
Escoamento Viscoso versus Não Viscoso
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Escoamento Viscoso versus Não Viscoso
Escoamento não-viscoso: as forças viscosas são desprezivelmente
pequenas comparadas às forças inerciais e de pressão
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Escoamento Viscoso versus Não Viscoso
Nenhum corpo experimenta
arrasto quando se movimenta em
um fluido sem atrito
Escoamento interno: se o fluido estiver inteiramente limitado por
superfícies sólidas
Os escoamentos internos são dominados pela influência da viscosidade em
todo o campo do escoamento. 
Escoamento de canal aberto se o duto estiver apenas parcialmente cheio
com o líquido e houver uma superfície livre
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Escoamento Interno versus Externo
Escoamento externo: escoamento sem limitação de um fluido sobre uma
superfície 
Nos escoamentos externos, os efeitos viscosos estão restritos às camadas-
limites próximas das superfícies sólidas e às regiões de esteira a jusante dos
corpos.
Tanto o escoamento interno quanto o externo podem ser compressíveis ou
incompressíveis, laminares ou turbulentos
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Escoamento Interno versus Externo
Escoamento compressível: alto nível de variação da densidade durante o
escoamento 
Gases são altamente compressíveis. A mudança de pressão de apenas 0,01
atm, por exemplo, causa uma mudança de 1 % na densidade do ar
atmosférico
A modelagem do escoamento de gases como incompressíveis depende do
número de Mach (Maoutras pela
coesão
É essa força que permite que os líquidos resistam
à tensão de tração e, portanto, criem uma
tensão superficial no líquido
isso produzirá uma contração da superfície
A Tensão superficial, σs (N/m) dependem do
tipo da superfície com a qual ele compartilha
uma interface.
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Tensão superficial
Se as moléculas do Iíquido forem atraídas às de uma
substância diferente, a força de atração é conhecida
como adesão, e essa força, juntamente coma de
coesão, faz surgir a capilaridade.
Efeito capilar, (consequência da tensão superficial)
que é a ascensão ou depressão de um líquido num
tubo de pequeno diâmetro (capilar) imerso no líquido
A força do efeito capilar é quantificada pelo ângulo
de contato Ø 30
Tensão superficial e o efeito capilar
Ø = o ângulo que a tangente à superfície do líquido faz com a superfície
sólida no ponto do contato
Diz-se que o líquido molha a superfície quando Ø 90°
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Tensão superficial e o efeito capilar
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Tensão superficial e o efeito capilar
O fenômeno do efeito capilar é explicado considerando-se forças coesivas
(forças entre moléculas semelhantes, como água e água) e forças adesivas
(forças entre moléculas diferentes, como água e vidro)
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 O que esta lamparina à querosene tem a ver com o
efeito capilar??
Exemplo 1: Uma placa infinita move-se sobre uma segunda placa, havendo entre elas
uma camada de líquido, como mostrado. Para uma pequena altura da camada, d,
podemos supor uma distribuição linear de velocidade no líquido. A viscosidade do líquido
é 0,0065 g/cm.s e sua densidade relativa é 0,88. Determine: 
(a) A viscosidade absoluta do líquido, em N.s/m²
(b) A viscosidade cinemática do líquido, em m²/s
(c) A tensão de cisalhamento na placa superior, em N/m²
(d) A tensão de cisalhamento na placa inferior, em Pa
(e) O sentido de cada tensão cisalhante calculada nas partes (c) e (d).
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Exemplo 2: A placa na Figura é apoiada no topo do filme fino de água, que
está a uma temperatura de 25°C. Quando uma pequena força F é aplicada à
placa, o perfil de velocidade através da espessura do fluido pode ser descrito
comou = (40y - 800y²) m/s, onde y está em metros. Determine a tensão de
cisalhamento que atua sobre a superfície fixa e sobre o fundo da placa. 
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Exemplo 3: A placa de 100 kg na Figura está repousando sobre um filme muito
fino de óleo SAE 10W30, que possui uma viscosidade μ = 0,0652 N.s/m².
Determine a força P que precisa ser aplicada ao centro da placa para deslizá-
la sobre o óleo com uma velocidade constante de 0,2 m/s. Suponha que a
espessura do óleo seja de 0,1 mm e o perfil de velocidade através dessa
espessura seja linear. O fundo da placa tem uma área de contato de 0,75 m²
com o óleo.
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