Notícias - Propriedades dos fluidos, quais são os tipos de fluidos?

Descrição geral

Um fluido, como o nome indica, é caracterizado por sua capacidade de fluir. Ele difere de um sólido por sofrer deformação devido à tensão de cisalhamento, por menor que seja. O único critério é que decorra tempo suficiente para que a deformação ocorra. Nesse sentido, um fluido é informe.

Os fluidos podem ser divididos em líquidos e gases. Um líquido é apenas ligeiramente compressível e apresenta uma superfície livre quando colocado em um recipiente aberto. Por outro lado, um gás sempre se expande para preencher seu recipiente. Um vapor é um gás que está próximo do estado líquido.

O líquido com o qual o engenheiro se preocupa principalmente é a água. Ela pode conter até 3% de ar em solução, que tende a ser liberado em pressões subatmosféricas. Isso deve ser levado em consideração ao projetar bombas, válvulas, tubulações, etc.

Bomba de turbina vertical

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.

As principais propriedades físicas dos fluidos são descritas a seguir:

Densidade (ρ)

A densidade de um fluido é a sua massa por unidade de volume. No sistema SI, é expressa em kg/m³.

A água está na sua densidade máxima de 1000 kg/m³a 4°C. Há uma ligeira diminuição na densidade com o aumento da temperatura, mas para fins práticos a densidade da água é de 1000 kg/m³.

Densidade relativa é a razão entre a densidade de um líquido e a da água.

Massa específica (w)

A massa específica de um fluido é sua massa por unidade de volume. No sistema Si, é expressa em N/m³. Em temperaturas normais, w é 9810 N/m³ou 9,81 kN/m³(aproximadamente 10 kN/m³para facilitar o cálculo).

Gravidade específica (SG)

A gravidade específica de um fluido é a razão entre a massa de um determinado volume de líquido e a massa do mesmo volume de água. Portanto, é também a razão entre a densidade de um fluido e a densidade da água pura, normalmente todas a 15 °C.

Bomba de poço de escorvamento a vácuo

Modelo nº: TWP

As bombas de água autoescorvantes para poços de emergência da série TWP, com motor diesel móvel, foram projetadas em conjunto pela DRAKOS PUMP de Singapura e pela REEOFLO da Alemanha. Esta série de bombas pode transportar todos os tipos de partículas limpas, neutras e corrosivas, solucionando diversos problemas com bombas autoescorvantes tradicionais. A estrutura exclusiva de funcionamento a seco deste tipo de bomba autoescorvante permite a partida e o reinício automáticos sem líquido na primeira partida. A altura de sucção pode ser superior a 9 m; o excelente design hidráulico e a estrutura exclusiva garantem uma alta eficiência superior a 75%. A instalação de diferentes estruturas é opcional.

Módulo de massa (k)

Para fins práticos, líquidos podem ser considerados incompressíveis. No entanto, existem certos casos, como escoamentos não estacionários em tubulações, em que a compressibilidade deve ser levada em consideração. O módulo de elasticidade volumétrico, k, é dado por:

onde p é o aumento de pressão que, quando aplicado a um volume V, resulta em uma diminuição do volume AV. Como uma diminuição de volume deve estar associada a um aumento proporcional na densidade, a Equação 1 pode ser expressa como:

ou água, k é aproximadamente 2 150 MPa em temperaturas e pressões normais. Conclui-se que a água é cerca de 100 vezes mais compressível que o aço.

Fluido ideal

Um fluido ideal ou perfeito é aquele em que não há tensões tangenciais ou de cisalhamento entre as partículas do fluido. As forças sempre atuam normalmente em uma seção e são limitadas às forças de pressão e aceleração. Nenhum fluido real atende totalmente a esse conceito, e para todos os fluidos em movimento existem tensões tangenciais presentes que têm um efeito de amortecimento sobre o movimento. No entanto, alguns líquidos, incluindo a água, estão próximos de um fluido ideal, e essa suposição simplificada permite a adoção de métodos matemáticos ou gráficos na solução de certos problemas de escoamento.

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.

Viscosidade

A viscosidade de um fluido é uma medida de sua resistência à tensão tangencial ou de cisalhamento. Ela surge da interação e coesão das moléculas do fluido. Todos os fluidos reais possuem viscosidade, embora em graus variados. A tensão de cisalhamento em um sólido é proporcional à deformação, enquanto a tensão de cisalhamento em um fluido é proporcional à taxa de deformação de cisalhamento. Conclui-se que não pode haver tensão de cisalhamento em um fluido em repouso.

Fig.1. Deformação viscosa

Considere um fluido confinado entre duas placas situadas a uma distância muito curta y (Fig. 1). A placa inferior está parada, enquanto a placa superior se move a uma velocidade v. Supõe-se que o movimento do fluido ocorra em uma série de camadas ou lâminas infinitamente finas, livres para deslizar uma sobre a outra. Não há fluxo cruzado ou turbulência. A camada adjacente à placa estacionária está em repouso, enquanto a camada adjacente à placa móvel tem uma velocidade v. A taxa de deformação por cisalhamento ou gradiente de velocidade é dv/dy. A viscosidade dinâmica, ou, mais simplesmente, a viscosidade μ, é dada por

Para que:

Esta expressão para a tensão viscosa foi postulada pela primeira vez por Newton e é conhecida como equação da viscosidade de Newton. Quase todos os fluidos têm um coeficiente de proporcionalidade constante e são chamados de fluidos newtonianos.

Fig.2. Relação entre tensão de cisalhamento e taxa de deformação de cisalhamento.

A Figura 2 é uma representação gráfica da Equação 3 e demonstra os diferentes comportamentos de sólidos e líquidos sob tensão de cisalhamento.

A viscosidade é expressa em centipoises (Pa.s ou Ns/m²).

Em muitos problemas relativos ao movimento de fluidos, a viscosidade aparece com a densidade na forma μ/p (independente da força) e é conveniente empregar um único termo v, conhecido como viscosidade cinemática.

O valor de ν para um óleo pesado pode ser tão alto quanto 900 x 10^-6m²/s, enquanto para a água, que tem uma viscosidade relativamente baixa, é de apenas 1,14 x 10?m²/s a 15° C. A viscosidade cinemática de um líquido diminui com o aumento da temperatura. À temperatura ambiente, a viscosidade cinemática do ar é cerca de 13 vezes a da água.

Tensão superficial e capilaridade

Observação:

Coesão é a atração que moléculas semelhantes têm umas pelas outras.

Adesão é a atração que moléculas diferentes têm umas pelas outras.

A tensão superficial é a propriedade física que permite que uma gota d'água seja mantida em suspensão em uma torneira, que um recipiente seja enchido com líquido um pouco acima da borda sem derramar, ou que uma agulha flutue na superfície de um líquido. Todos esses fenômenos se devem à coesão entre as moléculas na superfície de um líquido adjacente a outro líquido ou gás imiscível. É como se a superfície consistisse em uma membrana elástica, uniformemente tensionada, que tende a contrair constantemente a área superficial. Assim, descobrimos que bolhas de gás em um líquido e gotículas de umidade na atmosfera têm formato aproximadamente esférico.

A força de tensão superficial através de qualquer linha imaginária em uma superfície livre é proporcional ao comprimento da linha e atua em uma direção perpendicular a ela. A tensão superficial por unidade de comprimento é expressa em mN/m. Sua magnitude é bastante pequena, sendo de aproximadamente 73 mN/m para água em contato com o ar à temperatura ambiente. Há uma ligeira diminuição na tensão superficial.icom o aumento da temperatura.

Na maioria das aplicações em hidráulica, a tensão superficial é de pouca importância, visto que as forças associadas são geralmente desprezíveis em comparação com as forças hidrostáticas e dinâmicas. A tensão superficial só é importante onde há uma superfície livre e as dimensões de contorno são pequenas. Assim, no caso de modelos hidráulicos, os efeitos da tensão superficial, que não têm consequências no protótipo, podem influenciar o comportamento do fluxo no modelo, e essa fonte de erro na simulação deve ser levada em consideração na interpretação dos resultados.

Os efeitos da tensão superficial são muito pronunciados no caso de tubos de pequeno diâmetro abertos para a atmosfera. Estes podem assumir a forma de tubos de manômetro em laboratório ou poros abertos no solo. Por exemplo, quando um pequeno tubo de vidro é mergulhado em água, verifica-se que a água sobe dentro do tubo, como mostrado na Figura 3.

A superfície da água no tubo, ou menisco, como é chamado, é côncava para cima. O fenômeno é conhecido como capilaridade, e o contato tangencial entre a água e o vidro indica que a coesão interna da água é menor que a adesão entre a água e o vidro. A pressão da água dentro do tubo adjacente à superfície livre é menor que a atmosférica.

Fig. 3. Capilaridade

Mercúrio se comporta de maneira bastante diferente, como indicado na Figura 3(b). Como as forças de coesão são maiores que as forças de adesão, o ângulo de contato é maior e o menisco tem uma face convexa em relação à atmosfera e está deprimido. A pressão adjacente à superfície livre é maior que a atmosférica.

Os efeitos de capilaridade em manômetros e visores de nível podem ser evitados empregando tubos com diâmetro não inferior a 10 mm.

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.

Pressão de vapor

Moléculas líquidas que possuem energia cinética suficiente são projetadas para fora do corpo principal de um líquido em sua superfície livre e passam para o vapor. A pressão exercida por esse vapor é conhecida como pressão de vapor, P. Um aumento na temperatura está associado a uma maior agitação molecular e, portanto, a um aumento na pressão de vapor. Quando a pressão de vapor é igual à pressão do gás acima dela, o líquido entra em ebulição. A pressão de vapor da água a 15 °C é de 1,72 kPa (1,72 kN/m).²).

Pressão atmosférica

A pressão da atmosfera na superfície da Terra é medida por um barômetro. Ao nível do mar, a pressão atmosférica tem uma média de 101 kPa e é padronizada neste valor. Há uma diminuição na pressão atmosférica com a altitude; por exemplo, a 1 500 m é reduzida para 88 kPa. O equivalente da coluna de água tem uma altura de 10,3 m ao nível do mar e é frequentemente chamado de barômetro de água. A altura é hipotética, uma vez que a pressão de vapor da água impediria que um vácuo completo fosse atingido. O mercúrio é um líquido barométrico muito superior, uma vez que tem uma pressão de vapor insignificante. Além disso, sua alta densidade resulta em uma coluna de altura razoável - cerca de 0,75 m ao nível do mar.

Como a maioria das pressões encontradas em hidráulica está acima da pressão atmosférica e é medida por instrumentos que registram valores relativos, é conveniente considerar a pressão atmosférica como o dado, ou seja, zero. As pressões são então chamadas de pressões manométricas quando estão acima da pressão atmosférica e pressões de vácuo quando estão abaixo dela. Se a pressão zero verdadeira for tomada como dado, as pressões são ditas absolutas. No Capítulo 5, onde NPSH é discutido, todos os valores são expressos em termos absolutos de barômetros de água, ou seja, nível do mar = 0 bar, manométrico = 1 bar absoluto = 101 kPa = 10,3 m de água.

Horário da publicação: 20/03/2024