Aula Prática de Laboratório nº2

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Aula Prática de Laboratório nº1 
Disciplina: Mecânica dos Fluidos 
CURSO: ENGENHARIA MECÂNICA 
Professor: Dr. Leandro Martins 
 
O experimento de Reynolds e a medição 
de vazão volumétrica 
 
 
 1 – INTRODUÇÃO AOS ESTUDOS DE REYNOLDS 
 
Em 1883 Osborne Reynolds realizou um experimento que mostrou a existência de dois 
tipos de escoamento: “o primeiro onde os elementos do fluido seguem-se ao longo de linhas 
de movimento e que vão da maneira mais direta possível ao seu destino, e outro em que se 
movem em trajetórias sinuosas da maneira mais indireta possível”, seguindo a redação 
original. Ou seja, descreveu como visualizar escoamentos laminares e turbulentos. 
Exemplos destes escoamentos são apresentados a seguir: 
 
 
Reynolds fez sua descoberta em laboratório e publicou seu artigo com imagens dos dois 
tipos de escoamento realizadas em laboratório, onde é visualizado o escoamento de água 
em um duto de vidro, com uma agulha metálica injetando tinta na região central da tubulação. 
Este experimento tornou-se conhecido como “Experimento de Reynolds”. Trata-se da 
montagem do esquema apresentado a seguir, no qual um tubo transparente recebe, durante 
o escoamento, uma injeção de corante no centro do tubo. A maneira como o fluxo de líquido 
tingido percorre a sua trajetória reproduz a trajetória das demais partículas líquidas do 
escoamento. 
 
 
 Reynolds descobriu que o fenômeno estudado, se dado em regime permanente e 
em líquido incompressível, dependia basicamente de quatro variáveis, a velocidade (V), 
o diâmetro (D), a viscosidade dinâmica (μ) do fluido e sua massa específica (ρ). Por 
análise dimensional, Reynolds descobriu que este escoamento poderia ser descrito 
numericamente por um número adimensional ao qual deu seu próprio nome, o número 
de Reynolds. 
𝑅𝑒 =
𝑉. 𝐷
𝜈
 
Onde: 
V= velocidade de escoamento (m/s) 
D = Diâmetro da tubulação (m) 
 = (ρ/μ) = viscosidade cinemática do líquido (m²/s) 
 
Por fim, Reynolds determinou em laboratório os limites dos valores de Re para os 
três tipos de escoamento apresentados: 
Re ≤ 2000 – Escoamento laminar 
2000 < Re < 2400 – Escoamento de transição 
2400 ≤ Re – Escoamento turbulento 
 
Hoje de considera: 
 
Re ≤ 2000 – Escoamento laminar 
2000 < Re < 4000 – Escoamento de transição 
4000 ≤ Re – Escoamento turbulento 
 
 
 
2 – HIDROMETRIA 
 
Em mecânica dos fluidos, define-se VAZÃO como a relação entre o volume e o 
tempo. A vazão pode ser determinada a partir do escoamento de um fluido através de 
determinada seção transversal de um conduto livre (canal, rio ou tubulação aberta) ou 
de um conduto forçado (tubulação com pressão positiva ou negativa). Isto significa que 
a vazão representa a rapidez com a qual um volume escoa. As unidades de medida 
adotadas são geralmente o m³/s, m³/h, l/h ou o l/s. Ao processo de medição de vazão e 
suas variáveis dá-se o nome de HIDROMETRIA. 
A forma mais simples de se representar a vazão é dada pela relação entre volume 
escoamento e o tempo de escoamento: 
𝑄 =
Δ𝑉
Δ𝑡
 
À partir desta relação, é possível se determinar outras variáveis do escoamento 
utilizando-se informações adicionais sobre os condutos. Um exemplo é a obtenção da 
velocidade média de escoamento pela equação da continuidade, dada por: 
𝑄 = 𝑉. 𝐴 
2.1 – O método volumétrico 
Um exemplo clássico para a medição de vazão é a realização do cálculo a partir do 
enchimento completo de um reservatório através da água que escoa por uma torneira 
aberta como mostra a figura. 
 
Considere que ao mesmo tempo em que a torneira é aberta um cronômetro é 
acionado. Supondo que o cronômetro foi desligado assim que o balde ficou 
completamente cheio marcando um tempo t, uma vez conhecido o volume V do balde e 
o tempo t para seu completo enchimento, a equação é facilmente aplicável resultando 
na vazão volumétrica desejada.