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​

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