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Introdução
No capítulo anterior, foi demonstrado que situações matemáticas exatas para as forças exercidas por fluidos em repouso podem ser facilmente obtidas. Isso ocorre porque na hidrostática apenas forças de pressão simples estão envolvidas. Quando se considera um fluido em movimento, o problema da análise torna-se imediatamente muito mais difícil. Não apenas a magnitude e a direção da velocidade da partícula devem ser levadas em consideração, mas também há a complexa influência da viscosidade, causando uma tensão de cisalhamento ou atrito entre as partículas do fluido em movimento e nos contornos que as contêm. O movimento relativo possível entre diferentes elementos do corpo fluido faz com que a pressão e a tensão de cisalhamento variem consideravelmente de um ponto a outro, de acordo com as condições de fluxo. Devido às complexidades associadas ao fenômeno do fluxo, uma análise matemática precisa só é possível em alguns casos, e do ponto de vista da engenharia, um tanto impraticáveis. Portanto, é necessário resolver problemas de fluxo por meio de experimentação ou fazendo certas suposições simplificadoras suficientes para obter uma solução teórica. As duas abordagens não são mutuamente exclusivas, uma vez que as leis fundamentais da mecânica são sempre válidas e permitem a adoção de métodos parcialmente teóricos em vários casos importantes. Também é importante verificar experimentalmente a extensão do desvio das condições reais consequente a uma análise simplificada.
A suposição simplificadora mais comum é que o fluido é ideal ou perfeito, eliminando assim os efeitos viscosos complicadores. Esta é a base da hidrodinâmica clássica, um ramo da matemática aplicada que recebeu a atenção de estudiosos eminentes como Stokes, Rayleigh, Rankine, Kelvin e Lamb. Existem sérias limitações inerentes à teoria clássica, mas como a água tem uma viscosidade relativamente baixa, ela se comporta como um fluido real em muitas situações. Por esta razão, a hidrodinâmica clássica pode ser considerada um conhecimento muito valioso para o estudo das características do movimento dos fluidos. O presente capítulo trata da dinâmica fundamental do movimento dos fluidos e serve como uma introdução básica aos capítulos subsequentes que tratam dos problemas mais específicos encontrados na hidráulica da engenharia civil. As três equações básicas importantes do movimento dos fluidos, a saber, as equações da continuidade, de Bernoulli e de momento, são derivadas e seu significado explicado. Posteriormente, as limitações da teoria clássica são consideradas e o comportamento de um fluido real é descrito. Um fluido incompressível é assumido em todo o texto.
Tipos de fluxo
Os vários tipos de movimento de fluidos podem ser classificados da seguinte forma:
1.Turbulento e laminar
2.Rotacional e irrotacional
3. Estável e instável
4. Uniforme e não uniforme.
Bombas de fluxo axial série MVS As bombas de fluxo misto da série AVS (bombas submersíveis de fluxo axial vertical e fluxo misto para esgoto) são produtos modernos, projetados com sucesso por meio da adoção de tecnologia estrangeira moderna. A capacidade das novas bombas é 20% maior que a das antigas. A eficiência é de 3 a 5% maior que a das antigas.
Fluxo turbulento e laminar.
Esses termos descrevem a natureza física do fluxo.
Em escoamento turbulento, a progressão das partículas do fluido é irregular e há uma troca de posição aparentemente aleatória. Partículas individuais estão sujeitas a velocidades transversais flutuantes, de modo que o movimento é turbulento e sinuoso, em vez de retilíneo. Se o corante for injetado em um determinado ponto, ele se difundirá rapidamente por toda a corrente de escoamento. No caso de escoamento turbulento em uma tubulação, por exemplo, um registro instantâneo da velocidade em uma seção revelaria uma distribuição aproximada, como mostrado na Figura 1(a). A velocidade constante, como seria registrada por instrumentos de medição normais, é indicada em contorno pontilhado, e é evidente que o escoamento turbulento é caracterizado por uma velocidade flutuante instável sobreposta a uma média temporal estável.
Fig.1(a) Fluxo turbulento
Fig.1(b) Fluxo laminar
No fluxo laminar, todas as partículas do fluido seguem trajetórias paralelas e não há componente transversal da velocidade. A progressão ordenada é tal que cada partícula segue exatamente a trajetória da partícula precedente, sem qualquer desvio. Assim, um fino filamento de corante permanecerá como tal sem difusão. Há um gradiente de velocidade transversal muito maior no fluxo laminar (Fig. 1b) do que no fluxo turbulento. Por exemplo, para um tubo, a razão entre a velocidade média V e a velocidade máxima Vmax é 0,5 com fluxo turbulento e 0,05 com fluxo laminar.
O escoamento laminar está associado a baixas velocidades e fluidos viscosos e lentos. Em sistemas hidráulicos de dutos e canais abertos, as velocidades são quase sempre suficientemente altas para garantir um escoamento turbulento, embora uma fina camada laminar persista próxima a uma fronteira sólida. As leis do escoamento laminar são totalmente compreendidas e, para condições de fronteira simples, a distribuição de velocidades pode ser analisada matematicamente. Devido à sua natureza pulsante irregular, o escoamento turbulento tem desafiado o tratamento matemático rigoroso e, para a solução de problemas práticos, é necessário basear-se amplamente em relações empíricas ou semiempíricas.
Bomba de incêndio de turbina vertical
Modelo nº: XBC-VTP
As bombas de combate a incêndio de eixo longo verticais da Série XBC-VTP são bombas difusoras de estágio único e multiestágio, fabricadas de acordo com a mais recente Norma Nacional GB6245-2006. O projeto também foi aprimorado com base na norma da Associação de Proteção contra Incêndios dos Estados Unidos (United States Fire Protection Association). São utilizadas principalmente para o abastecimento de água contra incêndio em indústrias petroquímicas, de gás natural, de usinas de energia, têxteis de algodão, portuários, aviação, armazenagem, edifícios altos e outras. Também podem ser aplicadas em navios, tanques marítimos, navios de combate a incêndio e outras aplicações de abastecimento.
Fluxo rotacional e irrotacional.
O fluxo é considerado rotacional se cada partícula do fluido tiver uma velocidade angular em torno de seu próprio centro de massa.
A Figura 2a mostra uma distribuição típica de velocidades associada ao escoamento turbulento em uma fronteira reta. Devido à distribuição de velocidades não uniforme, uma partícula com seus dois eixos originalmente perpendiculares sofre deformação com um pequeno grau de rotação. Na Figura 2a, o escoamento em uma trajetória circular
O caminho é representado, com a velocidade diretamente proporcional ao raio. Os dois eixos da partícula giram na mesma direção, de modo que o fluxo é novamente rotacional.
Fig.2(a) Fluxo rotacional
Para que o escoamento seja irrotacional, a distribuição de velocidades adjacente à fronteira reta deve ser uniforme (Fig. 2b). No caso de escoamento em trajetória circular, pode-se demonstrar que o escoamento irrotacional só se manterá se a velocidade for inversamente proporcional ao raio. À primeira vista, na Figura 3, isso parece errôneo, mas um exame mais detalhado revela que os dois eixos giram em direções opostas, de modo que há um efeito compensatório, produzindo uma orientação média dos eixos que permanece inalterada em relação ao estado inicial.
Fig.2(b) Fluxo irrotacional
Como todos os fluidos possuem viscosidade, o ponto mais baixo de um fluido real nunca é verdadeiramente irrotacional, e o fluxo laminar é, naturalmente, altamente rotacional. Portanto, o fluxo irrotacional é uma condição hipotética que seria de interesse apenas acadêmico, não fosse o fato de que, em muitos casos de fluxo turbulento, as características rotacionais são tão insignificantes que podem ser negligenciadas. Isso é conveniente porque é possível analisar o fluxo irrotacional por meio dos conceitos matemáticos da hidrodinâmica clássica mencionados anteriormente.
Bomba centrífuga de destino de água do mar
Modelo nº: ASN ASNV
As bombas modelo ASN e ASNV são bombas centrífugas de estágio único com carcaça de voluta bipartida e sucção dupla, usadas para transporte de líquidos em obras hidráulicas, circulação de ar condicionado, construção, irrigação, estação de bombeamento de drenagem, estação de energia elétrica, sistema de abastecimento de água industrial, sistema de combate a incêndio, navios, edifícios e assim por diante.
Fluxo constante e instável.
Diz-se que o escoamento é estável quando as condições em qualquer ponto são constantes em relação ao tempo. Uma interpretação estrita dessa definição levaria à conclusão de que o escoamento turbulento nunca foi verdadeiramente estável. No entanto, para o presente propósito, é conveniente considerar o movimento geral do fluido como critério e as flutuações erráticas associadas à turbulência como apenas uma influência secundária. Um exemplo óbvio de escoamento estável é uma descarga constante em um conduto ou canal aberto.
Como corolário, segue-se que o escoamento é instável quando as condições variam em relação ao tempo. Um exemplo de escoamento instável é uma descarga variável em um conduto ou canal aberto; este é geralmente um fenômeno transitório, sucedendo ou sendo seguido por uma descarga estável. Outros exemplos familiares
exemplos de natureza mais periódica são o movimento das ondas e o movimento cíclico de grandes corpos de água no fluxo das marés.
A maioria dos problemas práticos em engenharia hidráulica está relacionada ao escoamento em regime permanente. Isso é uma vantagem, visto que a variável tempo em escoamento instável complica consideravelmente a análise. Consequentemente, neste capítulo, a análise do escoamento instável será restrita a alguns casos relativamente simples. É importante ter em mente, no entanto, que vários casos comuns de escoamento instável podem ser reduzidos ao regime permanente em virtude do princípio do movimento relativo.
Assim, um problema envolvendo uma embarcação se movendo em águas paradas pode ser reformulado de forma que a embarcação esteja parada e a água em movimento; o único critério para similaridade do comportamento do fluido é que a velocidade relativa seja a mesma. Novamente, o movimento das ondas em águas profundas pode ser reduzido à
estado estacionário, assumindo que um observador viaja com as ondas na mesma velocidade.
Bomba de drenagem de água centrífuga de eixo em linha com turbina vertical e motor diesel. Este tipo de bomba de drenagem vertical é usada principalmente para bombear água de esgoto ou águas residuais sem corrosão, em temperaturas inferiores a 60 °C e com sólidos em suspensão (excluindo fibras e grãos) com teor inferior a 150 mg/L. A bomba de drenagem vertical do tipo VTP está presente em bombas de água verticais do tipo VTP e, com base no aumento e no colar, ajusta a lubrificação do tubo com óleo e água. Pode ser usada em temperaturas abaixo de 60 °C, para conter certos grãos sólidos (como sucata de ferro, areia fina, carvão, etc.) de esgoto ou águas residuais.
Fluxo uniforme e não uniforme.
Diz-se que o escoamento é uniforme quando não há variação na magnitude e na direção do vetor velocidade de um ponto a outro ao longo do caminho do escoamento. Para que essa definição seja atendida, tanto a área do escoamento quanto a velocidade devem ser as mesmas em todas as seções transversais. O escoamento não uniforme ocorre quando o vetor velocidade varia com a localização, sendo um exemplo típico o escoamento entre limites convergentes ou divergentes.
Ambas as condições alternativas de escoamento são comuns na hidráulica de canais abertos, embora, a rigor, como o escoamento uniforme é sempre aproximado assintoticamente, seja um estado ideal que é apenas aproximado e nunca efetivamente alcançado. Deve-se notar que as condições se relacionam com o espaço e não com o tempo e, portanto, em casos de escoamento fechado (por exemplo, tubulações sob pressão), são bastante independentes da natureza estacionária ou instável do escoamento.
Horário da postagem: 29/03/2024