tipos de escoamento

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FACULDADE PITÁGORAS DE TEIXEIRA DE FREITAS/BA
TIPOS DE ESCOAMENTO
 Aluno: 
Disciplina: Fenômenos de Transporte.
Professora: Letícia Ribeiro.
TEIXEIRA DE FREITAS/BA
2018
1. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Os escoamentos ou fluxos dos fluidos estão sujeitos a determinadas condições gerais, princípios e leis da dinâmica e à teoria da turbulência.
Abaixo estão listados os principais tipos de fluxos, que podem ser: laminar, turbulento, unidimensional, bidimensional, rotacional, irrotacional, permanente, variável, uniforme, variado, livre, forçado entre outros.  
Número de Reynolds
Número adimensional utilizado para determinar se o escoamento se processa em regime laminar ou turbulento. Sua determinação é importante como parâmetro modificador do coeficiente de descarga.
ρ = massa específica do fluido
µ = viscosidade dinâmica do fluido
v = velocidade do escoamento
D = diâmetro da tubulação
A significância fundamental do número de Reynolds é que o mesmo permite avaliar o tipo do escoamento (a estabilidade do fluxo) e pode indicar se flui de forma laminar ou turbulenta. Para o caso de um fluxo de água num tubo cilíndrico, admite-se os valores de 2.000 e 2.400 como limites. Desta forma, para valores menores que 2.000 o fluxo será laminar, e para valores maiores que 2.400 o fluxo será turbulento. E para valores entre eles o fluxo será transitório. (REYNOLDS, 1883).
Distribuição de Velocidade em um Duto
Em regime de escoamento no interior de um duto, a velocidade não será a mesma em todos os pontos. Será máxima no ponto central do duto e mínima na parede do duto.
Fluxo laminar
É caracterizado por um perfil de velocidade mais acentuado, onde as diferenças de velocidades são maiores. Ocorre quando as partículas de um fluido movem-se ao longo de trajetórias bem definidas, apresentando lâminas ou camadas (daí o nome laminar), cada uma delas preservando sua característica no meio. No escoamento laminar a viscosidade age no fluido sentido de amortecer a tendência de surgimento da turbulência. Este escoamento ocorre geralmente a baixas velocidades e em fluídos que apresentem grande viscosidade.
Figura 1- Escoamento laminar
Fonte: InfoEscola, 2018
Escoamento turbulento 
É caracterizado por um perfil de velocidade mais uniforme que o perfil laminar. Suas diferenças de velocidade são menores. Ocorre quando as partículas de um fluido não movem-se ao longo de trajetórias bem definidas, ou seja as partículas descrevem trajetórias irregulares, com movimento aleatório, produzindo uma transferência de quantidade de movimento entre regiões de massa líquida. Este escoamento é comum na água, cuja a viscosidade e relativamente baixa.
Figura 2- Escoamento turbulento
Fonte: InfoEscola, 2018
Escoamento unidimensional
Escoamento cujas propriedades (velocidade, massa específica, pressão etc...), são funções exclusivas de uma única coordenada espacial e do tempo, ou seja, são representadas em função de valores médios da seção.
Escoamento bidimensional
Ocorre quando as partículas de um fluido escoam em planos paralelos e seguindo trajetórias idênticas, não havendo escoamento na direção normal aos planos.
Escoamento rotacional
Ocorre quando as partículas de um fluido, numa certa região, apresentarem rotação em relação a um eixo qualquer. O escoamento rotacional também é denominado de vorticoso.
Escoamento irrotacional
Ocorre quando as partículas de um fluido, numa certa região, não apresentarem rotação em relação a um eixo qualquer.
Escoamento permanente
Quando as propriedades de um fluído em cada ponto do mesmo, não variarem no tempo.
Escoamento variável
Também conhecido como escoamento não permanente, ocorre quando as propriedades de um fluído em cada ponto do mesmo, apresentarem variações no tempo.
Escoamento uniforme
Um escoamento é considerado uniforme quando todas as seções transversais de um dado conduto, forem iguais e a velocidade média, em todas as seções, em um determinado instante, for a mesma. Em outras palavras, escoamento uniforme é aquele no qual o vetor velocidade, tem suas características(módulo, direção, sentido) iguais em todos os pontos do fluido.
Escoamento variado
Aquele no qual o vetor velocidade, apresenta características (módulo, direção, sentido), distintas nos pontos do fluido.
Escoamento livre
Ocorre quando todas as seções transversais de um líquido estiver em contato com a atmosfera. Esta situação se verifica em rios, córregos entre outros. Este escoamento se á necessariamente pela ação da gravidade. Também conhecido como escoamento em superfície livre.
Escoamento forçado
Ocorre no interior de tubulações, ocupando toda sua área geométrica, não apresentando contato com o ambiente externo. A pressão que o liquido exerce na tubulação é diferente da pressão atmosférica. Este escoamento se da por ação gravitacional ou através de bombeamento.
2. MATERIAIS UTILIZADOS
- Kit mecânica dos fuidos; 
- Corante alimentício (anilina); 
 - Cronômetro digital. 
3. PROCEDIMENTO
Injetou-se anilina no tubo com especificação “Reynolds”, ligou a bomba 1; abriu-se vazão no registro no tubo descrito acima, porém, com devidos cuidados de seguir o ritmo devagar, médio, e rápido; fizemos o mesmo procedimento 3 vezes; medimos o tempo no cronômetro que foi atingido cada um para a variação de volumes. 
Figura 3- Anilina injetada no tubo em processo de escoamento laminar.
Fonte: Elaborada pelo autor
4. DADOS OBTIDOS E RESULTADOS
Diâmetro da Tubulação : ¾ polegadas 
Tempos em cronômetro
	 Laminar Em transição Turbulento
	 36s 41s 42s
Volumes do Hidrômetro: Volume final - Volume Inicial. (Vf- Vi). 1° - 00002649 - 00002647= 2 laminar 2° - 00002654 - 00002647= 7 em transição 3° - 00002663 - 00002654= 9 turbulento.
Calcular a velocidade.
 Q= ∆V
 t
Q- vazão – volume total
 ∆V T- tempo
1° - Q= 2/36 = 0,05m/s
2° - Q= 7/41 = 0,17m/s 
3° - Q= 9/42 = 0,21m/s
Cálculo: Área com o diâmetro da tubulação. Q= Velocidade × Área
1° - 0,05= V× ¾ = 0,066 m/s² 
2° - 0,17 = V × ¾= 0,22 m/s² 
3° - 0,21 = V × ¾ = 0,28 m/s².
5. CONCLUSÃO
Concluímos que os escoamentos é o estudo de fluidos em movimento. É um dos ramos mais complexos da Mecânica dos Fluidos, como se pode ver nos exemplos mais corriqueiros de fluxo, como um rio que transborda, uma barragem rompida, o vazamento de petróleo e até a fumaça retorcida que sai da ponta acesa de um cigarro. Embora cada gota d'água ou partícula de fumaça tenha o seu movimento determinado pelas leis de Newton, as equações resultantes podem ser complicadas demais. Felizmente, muitas situações de importância prática podem ser representadas por modelos idealizados, suficientemente simples para permitir uma análise detalhada e fácil compreensão (CARVALHO; 2002).
O caminho percorrido por um elemento de um fluido em movimento é chamado linha de escoamento. Em geral, a velocidade do elemento varia em módulo e direção, ao longo de sua linha de escoamento. Se cada elemento que passa por um ponto tiver a mesma linha de escoamento dos precedentes, o escoamento é denominado estável ou estacionário (CARVALHO; 2002).
No início de qualquer escoamento, o mesmo é instável, mas, na maioria dos casos, passa a ser estacionário depois de um certo período de tempo. A velocidade em cada ponto do espaço, no escoamento estacionário, permanece constante em relação ao tempo, embora a velocidade de uma determinada partícula do fluido possa variar ao longo da linha de escoamento (CARVALHO; 2002).
6. REFERÊNCIAS
CARVALHO, L. F. Mecânica de Fluídos. Curitiba: UnicenP, Petrobras, 2002. 34 p.
Figura 1 e 2: https://www.infoescola.com/wp-content/uploads/2009/10/escoamento-laminar.jpg,acessado em 02/10/2018.
REYNOLDS, OSBORNE (1883). «An experimental investigation of the circumstances which determine whether the motion of water shall be direct or sinuous, and of the law of resistance in parallel channels». Philosophical Transactions of the Royal Society. 174: 935–982. doi:10.1098/rstl.1883.0029. JSTOR.