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Fenômenos de Transporte Vamos começar este entendimento passando a chamar: TURBINA: Qualquer máquina que retire energia do fluido; BOMBA: Qualquer máquina que forneça energia ao fluido. Antes de definir a potência da máquina, será definida a potência do fluido. Note que potência, por definição, é o trabalho por unidade de tempo. Como o trabalho é uma energia mecânica, podemos generalizar definindo potência como sendo qualquer energia mecânica por unidade de tempo e, daqui para frente, será representado pelo símbolo N. Dessa forma: Ou equivalentemente: Fenômenos de Transporte A energia por unidade de peso já foi definida anteriormente e foi denominada “carga”, e o peso por unidade de tempo é a vazão em peso. Dessa forma: Como sabemos que QG = γQv Então: N = γQV x carga Pela equação abaixo, observa-se que, para calcular a potência referente ao fluido, deve-se multiplicar o peso específico dele pela vazão em volume e pela sua energia por unidade de peso ou carga. Logo: N = γQH Fenômenos de Transporte Calcular a potência do jato de um fluido descarregando no ambiente por um bocal. Dados: vj = velocidade do jato; Aj = área do jato; γ = peso específico do fluido. EXEMPLO Fenômenos de Transporte No caso da presença de uma máquina, verificou-se que a energia fornecida ou retirada do fluido, por unidade de peso, é indicada por HM (carga manométrica). Logo, nesse caso, a potência referente ao fluido será dada por: ou, no caso de uma bomba: e no caso de uma turbina: Fenômenos de Transporte Máquina • Considere um fluido em um duto onde há a presença de uma máquina: • Se não houvesse máquina: • Se a máquina for uma bomba: • Se a máquina for uma turbina: • De maneira geral: Fenômenos de Transporte Equação da energia • A presença de uma máquina gera variações da carga potencial, da carga cinética e da pressão. Fenômenos de Transporte Potência do fluido Fenômenos de Transporte Exemplo • Calcular a potência do jato de um fluido descarregado no ambiente por um bocal. • A carga/energia do jato por unidade de peso: • No centro do duto, h = 0. • O fluido é descarregado à pressão atmosférica, onde pressão efetiva é nula, p = 0. Fenômenos de Transporte Fenômenos de Transporte Rendimento • Rendimento da bomba: É a relação entre a potência recebida pelo fluido e a fornecida pelo eixo da bomba. • Rendimento da turbina: – O fluxo de energia é do fluido para a turbina. Fenômenos de Transporte Unidades da potência Fenômenos de Transporte Custo de Operação Fenômenos de Transporte 01) Determine o custo de operação, na base de R$ 3,00 por kWh, de uma bomba com rendimento de 75% pela qual escoa água com vazão de 12 litros/s, trabalhando 8 horas diárias. EXERCÍCIOS Fenômenos de Transporte EXERCÍCIOS 02) Na instalação da figura, o reservatório de grandes dimensões descarrega água pelo tubo a uma vazão de 15 litros/s. Considere o fluido ideal, determine se a máquina instalada é bomba ou turbina e determine sua potência se o seu rendimento for de 75%. A área da seção do tubo é de 12cm2. Determine também o custo de operação para seu funcionamento por 6 h a um custo de R$ 2,87/kWh
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