APS - Hidráulica Aplicada

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ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA
 HIDRÁULICA APLICADA
São Paulo 2020
QUESTÕES 
 
Escoamento em condutos forçados: visualização dos diferentes regimes e medição da perda de carga distribuída no escoamento laminar.
1. Qual a mecânica da realização do exercício de Reynolds? 
O caráter do escoamento deve depender da velocidade e comprimento característico do escoamento. Reynolds observou que quanto mais viscoso o fluido, menor a possibilidade de formar turbilhões. Ele combinou três grandezas em uma razão adimensional, V D/ν, e a mudança de regime sempre acontecia para o mesmo valor deste adimensional, independentemente da tubulação empregada e da temperatura da água. São estas as grandezas:
- Diâmetro do tubo D
- Velocidade média na seção V; 
- Viscosidade cinemática ν; 
2. Comparar linha piezométrica e linha de energia.
Linha piezométrica: É formada pelos pontos situados à distância P\Y acima do ponto da tubulação. O líquido em um piezométrico se elevaria até a LP. 
Linha de energia: É formada pelos pontos situados à distância V2\2g acima da LP, ou à distância P\Y +V2\2g acima do centro da tubulação. 
Conforme a velocidade tendência à zero, a linha Piezométrica e a linha de energia se aproximam.
As linhas inclinam-se para baixo na direção do escoamento devido à perda de carga distribuída no tubo. Quanto maior é a perda por unidade de comprimento, maior é a inclinação. Ocorre uma mudança repentina na Linha piezométrica e na Linha de energia sempre que ocorre uma perda, devido a uma mudança súbita de geometria, ou uma perda de carga localizada. 
Quando energia útil é adicionada ao fluido, ocorre um salto nas linhas e uma queda ocorre se energia útil é extraída do escoamento. Se a Linha Piezométrica passa através do tubo a pressão é zero, caso passe acima a pressão é negativa = vácuo. 
3. Explicar como é calculado a perda de carga distribuída e quais métodos existem. 
A perda de carga em um escoamento pode ser dividida em duas parcelas: a perda de carga distribuída, que ocorre por causa do atrito no escoamento em tubos retos de seção constante, e a parcela de perdas de carga localizadas, que são perdas adicionais devidas à presença de elementos como cotovelos, válvulas, medidores, dentre outros. Consideraremos somente as perdas de carga distribuídas.
 A perda de carga pode ser calculada através de um balanço de energia, podemos calcular a perda distribuída através da fórmula universal de Darcy–Weisbach, válida tanto para escoamentos laminares quanto para turbulentos. 
 
 hL= f L V² 
 D 2g 
 
Onde, L é o comprimento do trecho de tubulação reta entre as seções consideradas, D é o diâmetro da tubulação e f é o fator de atrito (coeficiente de perda de carga distribuída). O fator de atrito é um número adimensional que leva em conta a influência do número de Reynolds e da rugosidade da superfície interna da tubulação na perda de carga. 
No caso de regime lamina r, a rugosidade da tubulação não tem influência na perda de carga e pode-se mostrar que: 
ƒ = 64 
 Re
4. Elencar as principais aplicações para o número de Reynolds. 
O número Reynolds possibilita através da relação entre as forças de inércia e as forças viscosas avaliar o escoamento, podendo obter uma indicação se o escoamento flui de forma laminar ou turbulenta. Com isso, podemos realizar o dimensionamento e optar por materiais mais adequados para cada processo na indústria. O número de Reynolds é um número adimensional também muito utilizado em mecânica dos fluidos para o cálculo do regime de escoamento de determinado fluido sobre uma superfície. Além destes, podemos utilizar para calcular projetos de tubulações industriais ou até asas de aviões.