Mecânica dos Fluidos
Medidores de Pressão: Barômetro - Piezômetro e Manômetros de Bourdon e em U
Conteúdo da Aula:
O barômetro: Seja um tubo cheio de um líquido de peso específico gama, fechado na extremidade inferior e aberto na parte superior, como indicado na figura 1.
Virando-o dentro de uma vasilha do mesmo líquido, ele descerá até uma certa posição e nela permanecerá em equilíbrio. Ao nível do mar, se usarmos a água, teremos uma coluna equivalente a 10,33 metros, enquanto que se usarmos o mercúrio, 760 mm de mercúrio. O barômetro é utilizado para a medição da pressão atmosférica.
Existem vários meios para medir a pressão efetiva ou manométrica. O mais utilizado é chamado de "Manômetro de Bourdon". Este consiste em um tubo de seção oval curvado em formato circular fixo de um lado e livre do outro lado, conectado a um conjunto de engrenagens. Ao ser pressurizado, a extremidade livre se movimenta devido a deformação provocada, essa movimentação provoca através do sistema de engrenagens a movimentação do ponteiro. Ilustramos o manômetro de Bourdon na figura 2.
Outro instrumento usado para a medição de pressão é chamado de "Piezômetro" ou "Coluna Piezométrica".
Consiste em tubo anexo que meda a pressão na forma de "carga de pressão".
Possui alguns problemas, entre eles, para pressões elevadas e para líquidos de baixo peso específicos, a altura será muito alto. Não pode ser usado para a medição de gases e também não pode ser utilizado para medir pressão negativas. Ilustramos o piezômetro na figura 3.
Para resolver os problemas do piezômetro, podemos utilizar o chamado "manômetro em U". Como o nome já indica, consiste em um tubo em forma da letra "U" que é, normalmente, usado com um fluido mais "pesado" do que o fluido a ser a medido a pressão. Este é chamado de fluido manométrico. Ilustramos o manômetro em U na figura 4.
Quando temos dois sistemas em que é necessário saber a diferença de pressão entre eles, é possível através do uso de um manômetro diferencial, conforme indicado na figura 5.
Também no manômetro em U, temos a medição de pressão em carga de pressão, ou seja, em uma unidade de altura de líquido. Para obtermos a pressão em unidade definidas pela fórmula de pressão, basta multiplicar pelo peso específico.
MANOMETRIA: A regra para ser utilizada no manômetro em U ou manômetro diferencial é percorrer todo o manômetro. Ou seja, escolhe-se um lado e começa-se. Se o movimento for lateral, nada acontece, ao descer, deve-se somar a pressão correspondente a coluna de líquido que foi descida. Por outro lado, ao subir, a pressão deve ser subtraída.
No exemplo ilustrado na figura 6 começamos em A. Ali temos a pressão em A "pA". Temos que descer pelo fluido roxo em hA portanto temos que somar a pressão correspondente. Novamente temos que descer e somar a pressão correspondente do fluido em vermelho. Descemos apenas até o nível equivalente ao nível inferior em amarelo e já podemos "pular" para o nível em amarelo. Isso devido ao princípio de Stevin, que nos indica que a pressão no mesmo fluido a uma mesma profundidade está na mesma pressão, isso também é chamado de "princípio dos vasos comunicantes".
Agora temos que subir através do fluido amarelo, nesse caso temos que subtrair o valor da pressão correspondente e assim seguimos subindo e descendo até chegar em B, cuja a pressão é igual a pB. A expressão final também está representada na figura 6.
Figuras e Fórmulas:
CONSIDERAÇÕES SOBRE A MECÂNICA DOS FLUIDOS
A Mecânica dos Fluidos é uma disciplina da engenharia muito importante, pois ela trata da interação dos fluidos em diversos sistemas.
Fluido nada mais é do que a junção dos líquidos em gases em uma única classificação, assim passamos a dividir o estudo da mecânica em dois, o estudo relativo aos sólidos e o estudo relativos aos fluidos.
Entender os conceitos da Mecânica dos Fluidos é fundamental para qualquer aspirante a engenheiro, até mesmo os técnicos e tecnologos.
Os princípios da Mecânica dos Fluidos estão inseridos em qualquer sistemas que envolva um líquido ou gás (também vapor) e portanto, essencial na engenharia.
Nossa playlist de Mecânica dos Fluidos aborda os seguintes temas:
-
Introdução
-
Conceito técnico de Fluido
-
Lei de Newton da Viscosidade e Tensão de Cisalhamento
-
Fluidos Newtonianos e Fluidos Não-Newtonianos
-
Conceito de Viscosidade Dinâmica
-
Conceito de Massa Específica
-
Conceito de Peso Específico
-
Conceito de Densidade Relativa ou Peso Específico Relativo
-
Conceito de Viscosidade Cinemática
-
-
Estática dos Fluidos
-
Conceito de Pressão
-
Princípio de Stevin
-
Lei de Pascal
-
Conceito de Carga de Pressão
-
Superfícies Submersas e Comportas
-
Manometria e Manômetro em U
-
-
Cinemática dos Fluidos
-
Conceito de Escoamento em Regime Permanente e Não-Permanente
-
Conceito de Escoamento Laminar, Escoamento de Transição e Escoamento Turbulento
-
Número de Reynolds
-
Conceito de Escoamento Ideal ou Não-Viscoso
-
Conceito de Escoamento Incompressível
-
Conceito de Linhas de Corrente e Trajetória
-
Conceito de Escoamento Uniforme
-
Conceito de Velocidade Média na Seção
-
Conceito de Vazão Volumétrica
-
Conceito de Vazão em Massa
-
Equação da Continuidade
-
Lei de Conservação da Massa
-
-
Equação da Energia
-
Energias Mecânicas Associadas ao Fluido
-
Equação de Bernoulli
-
Equação da Energia na presença de Uma Bomba ou Uma Turbina
-
Equação da Energia Para um Fluido Real
-
Altura Manométrica da Bomba
-
Potência Hidráulica e Potência de Eixo
-
-
Equação da Continuidade de Movimento
-
Cálculo de Força Exercida por Um Fluido
-
-
Cálculo de Perda de Carga
-
Conceito de Raio Hidráulico e Diâmetro Hidráulico
-
Conceito de Rugosidade Real, Rugosidade Uniforme e Rugosidade Equivalente
-
Diagrama de Moody-Rouse
-
Cálculo de Perda de Carga Distribuída
-
Cálculo de Perda de Carga Localizada pelo comprimento equivalente e pelo coeficiente de perda de carga localizada.
-
-
Exercício: Instalação de Bombeamento