Conceitos básicos e estática dos fluidos

Saiba mais sobre os conceitos fundamentais de Fenômenos dos Transportes. Nesse plano de estudos você aprenderá sobre os conceitos da disciplina (força, tensão, pressão), sobre as propriedades dos fluidos, sobre os sistemas de unidades e sobre a estática do fluido.

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Aulas de Conceitos básicos e estática dos fluidos

Conceitos fundamentais, definição de fluido e sistemas de unidades - Teoria

Faremos uma breve introdução à disciplina abordando os conceitos de força, tensão de cisalhamento, lei de Newton da viscosidade e sua simplificação prática. Também estudaremos os sistemas de unidades, de fundamental importância para o estudo das propriedades dos fluidos, e, mais a frente, para o estudo das análises adimensionais.

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Mecânica dos Fluídos

Exercícios resolvidos: Mecânica dos Fluídos

Franco Brunetti

Elaborado por professores e especialistas

Exercício

Os exercícios propostos a seguir envolvem a teoria de diversos capítulos do livro, entretanto, como orientação, ao lado do número do exercício, será indicado o capítulo que ele pretende focalizar.

(Cap. 4) Por razões técnicas, pela bomba da instalação da figura devem passar sempre 50 L/s.

A bomba fornece água (γ = 104 N/m3) aos tanques de grandes dimensões (1) e (2), com vazões, respectivamente: Q1 = 20 L/s e Q2 = 10 L/s.

Sendo a área da seção de todos os tubos A = 20 cm2, ηB = 70% e a potência total dissipada pelos atritos Ndiss = 1,5 kW, determinar a potência no eixo da bomba e a sua carga manométrica.

Figura 1

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Para calcular a potência da bomba, assim como sua carga manométrica, é necessário que estudemos os fluxos de massa e de energia no sistema. Isto é, façamos algumas hipóteses acerca do sistema e, baseado nisso, desenvolvamos as equações.

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a)

De modo a manter a massa do sistema invariável, a somatória dos fluxos que entram no volume de controle deve ser igual a somatória dos fluxos que saem do volume de controle.

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Agora, vamos calcular a energia (em carga) para cada entrada e saída do sistema. Em cima desses valores, vamos equacionar o balanceamento do sistema:

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Para a entrada 0:

Assumindo grandes dimensões e que a pressão na superfície 0 é a pressão atmosférica:

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Para a saída do tanque 1:

Assumindo condições análogas à entrada:

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Analogamente para a saída do tanque 2:

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Para calcula a energia da saída de retorno, observemos que há uma velocidade não-nula na saída, que devemos calcular a partir da relação entre vazão e velocidade.

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Agora, a equação de energia para a saída de retorno:

Voltando na equação de balanço energético, teremos:

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Para finalizar, observemos que essa potência encontrada corresponde a potência real utilizada no sistema. No entanto, a bomba possui um rendimento menor que 100%, logo, deve possuir uma potência nominal maior que a potência real utilizada.

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Assim, a potência do eixo do motor deve ser de .

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b)

A carga manométrica da bomba é tomada pela relação:

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Portanto, a carga manométrica que corresponde à bomba é de .