At087 aula03

MÁQUINAS HIDRÁULICASMÁQUINAS HIDRÁULICAS
ATAT--087087
Universidade Federal do ParanáUniversidade Federal do Paraná
Curso de Engenharia Industrial MadeireiraCurso de Engenharia Industrial Madeireira
ATAT--087087
Dr.Dr. AlanAlan SulatoSulato de Andradede Andrade
alansulato@ufpr.bralansulato@ufpr.br

PROPRIEDADES DOS FLUÍDOSPROPRIEDADES DOS FLUÍDOS

DEFINIÇÃO:
Um fluído consiste numa substância não sólida que,
devido a sua pouca coesão intermolecular, carece de
forma própria e tende a adotar a forma do recipienteforma própria e tende a adotar a forma do recipiente
que o contém.

CLASSIFICAÇÃO:
Os fluídos podem ser classificados em:
Líquidos eLíquidos e
Gasosos.

CLASSIFICAÇÃO:
Dentre os principais fluidos empregados líquidos e
gasosos, estão:
Água,Água,
Ar,
Vapor de água,
Gases de combustão,
Fluídos refrigerantes.

Água e Vapor de Água são fluídos muito empregados industrialmente

CLASSIFICAÇÃO:
De uma forma prática, os líquidos são aqueles que,
quando colocados num recipiente a determinada
temperatura e pressão, tomam o formato deste,temperatura e pressão, tomam o formato deste,
apresentando porém uma superfície livre; enquanto
que os gases preenchem totalmente o recipiente, sem
apresentar nenhuma superfície livre.

CARACTERÍSTICAS:
Superfície Livre
Líquido
Gás
O comportamento dos líquidos e gases é análogo
apenas em dutos fechados, não sendo observado
este comportamento em canais.
Líquido
Parede do recipiente

CARACTERÍSTICAS:
De forma geral:
Os sólidos: oferecem grande resistência a
mudança de forma e volume.mudança de forma e volume.
Os líquidos: oferecem grande resistência a
mudança de volume, porém não de forma.
Os gases: oferecem pouca resistência a mudança
de forma e volume.
Porém, nenhum corpo encontrado na natureza, seja
ele, sólido, líquido e gasoso é estritamente
incompressível.

CARACTERÍSTICAS:
Resistência a mudança de forma

FLUÍDOS INCOMPRESSÍVEIS E COMPRESSÍVEIS:
Inúmeros problemas na engenharia são resolvidos de
maneira satisfatória ao supor que o fluído se comporta
de forma incompressível. (Mecânica dos fluídosde forma incompressível. (Mecânica dos fluídos
incompressíveis).
O restante dos problemas são abordados na
Mecânica dos fluídos compressíveis.

FLUÍDOS INCOMPRESSÍVEIS E COMPRESSÍVEIS:
Todos os líquidos pertencem a primeira classe. Os
gases geralmente a segunda, porém nos gases,
quando a pressão de trabalho é pequena, por
exemplo inferiores a 0,1 kgf/cm² (9,81 KPa), o gásexemplo inferiores a 0,1 kgf/cm² (9,81 KPa), o gás
pode ser considerado também como incompressível.
Assim um ventilador que comprime ar a baixa
pressão, pode ser estudada utilizando a mecânica dos
fluidos incompressíveis. Por outro lado, em uma
situação onde um compressor comprimi ar a 7 kg/cm²
(686,5 KPa), devendo utilizar a mecânica dos fluídos
compressíveis.

FLUÍDOS INCOMPRESSÍVEIS:
Ventiladores e compressor

A seguir serão definidas algumas propriedades dos
fluidos que são importantes para o estudo do
escoamento em Máquinas Hidráulicas.
Massa Específica (ρ) [kg/m³]
É a quantidade de massa de fluido por unidade deÉ a quantidade de massa de fluido por unidade de
volume.
ρ=m/v
A seguir estão relacionadas as massas específicas de
algumas substâncias.
Água – 1000 kg/m³
Etanol – 790 kg/m³
Mercúrio – 13600 kg/m³

Volume Específico (υ) [m³/kg]
É o volume ocupado por unidade de massa. É igual
ao inverso da massa específica e tem particular
importância no estudo de escoamento de fluidos
compressíveis.
υ=1/ρυ=1/ρ
Peso Específico (γ) [N/m³]
É a razão entre o "peso" e o volume do fluido, ou mais
corretamente: a força, por unidade de volume,
exercida sobre uma massa específica submetida a
uma aceleração gravitacional.
Água=10000 N/m³

Viscosidade
É a medida da resistência interna ou fricção interna de
uma substância ao fluxo quando submetida a uma
tensão. Quanto mais viscosa a massa, mais difícil de
escoar e maior o seu coeficiente de viscosidade.escoar e maior o seu coeficiente de viscosidade.
Para os gases, a viscosidade está relacionada com a
transferência de impulso devido à agitação molecular.
Já a viscosidade dos líquidos relaciona-se mais com
as forças de coesão entre as moléculas.

Viscosidade
- Absoluta (µ) [kg/ms]
É a medida da resistência ao escoamento do fluido,
ou seja, a razão entre a tensão de cisalhamento (ou
força de coesão entre as camadas adjacentes de
fluidos) e a razão de mudança da velocidadefluidos) e a razão de mudança da velocidade
perpendicular a direção do escoamento.
- Cinemática (ν) [m²/s]
É a razão da viscosidade absoluta pela massa
específica do fluido.

Pressão (P) [N/m², kgf/cm²]
É definida como a razão entre a componente normal de
uma força e a área sobre a qual ela atua. A pressão
exercida em um elemento de área de um fluido é igual
em todas as direções (Lei de Pascal). Para que ocorra
o escoamento de um fluido de um ponto até o outro é
necessário que haja uma diferença de pressão.
o escoamento de um fluido de um ponto até o outro é
necessário que haja uma diferença de pressão.
Princípio da Lei de Pascal
Fluído

Pressão

Pressão
Podem ser do tipo:
- Pressão Absoluta (Pabs): medida com relação a
pressão zero absoluto.
- Pressão Relativa ou Manométrica (Prel): medida com
relação a pressão atmosférica local.relação a pressão atmosférica local.
- Pressão Atmosférica Padrão (Patm): é a pressão
média ao nível do mar.
Relação de Pressões: Pabs = Prel + Patm
Os aparelhos destinados a medir a pressão relativa são o
manômetro e também o piezômetro.
O instrumento que mede a pressão atmosférica é o barômetro.

Pressão
Em ventiladores, será abordado conceitos relativos as
pressões estática, dinâmica e total.
Pressão estática
É o peso exercido por um líquido em repouso ou que
esteja fluindo perpendicularmente a tomada deesteja fluindo perpendicularmente a tomada de
impulso, por unidade de área exercida.
Pressão dinâmica ou cinética
É a pressão exercida por um fluído em movimento. É
medida fazendo a tomada de impulso de tal forma que
recebe o impacto do fluxo.
Pressão total
Corresponde a soma das parcelas de pressão estática
e dinâmica

Pressão de Vapor: Pressão de vapor de um fluido a
uma determinada temperatura é aquela na qual
coexistem as fases líquido e vapor. Nessa mesma
temperatura, quando tivermos uma pressão maior que
a pressão de vapor, haverá somente a fase líquida e
quando tivermos uma pressão menor que a pressão
de vapor haverá somente a fase vapor. Nota-sede vapor haverá somente a fase vapor. Nota-se
também que, à medida que se aumenta a
temperatura, a pressão de vapor aumenta. Assim,
caso a temperatura seja elevada até um ponto em que
a pressão de vapor iguale, por exemplo, a pressão
atmosférica, o líquido se vaporiza, ocorrendo o
fenômeno de ebulição.
A pressão de vapor tem importância fundamental no
estudo das bombas, principalmente no NPSH, como
veremos mais à frente.

Temperatura (T) [ºC]
Pode ser definida, a grosso modo, como a
propriedade que mede o grau de aquecimento ou
resfriamento de um sistema. A temperatura aponta o
sentido de transferência de energia na forma de calor,
que flui dos corpos de alta temperatura para os de
sentido de transferência de energia na forma de calor,
que flui dos corpos de alta temperatura para os de
baixa temperatura.

Tensão superficial (σ) [N/m]
A força que existe na superfície de líquidos em
repouso é denominada tensão superficial. Esta tensão
superficial é devidas às fortes ligações
intermoleculares, as quais dependem das diferençasintermoleculares, as quais dependem das diferenças
elétricas entre as moléculas, e pode ser definida como
a força por unidade de comprimento que duas
camadas superficiais exercem uma sobre a outra.

Tensão superficial

Outra propriedade que será abordada mais
aprofundada será quanto os tipos de Escoamento.
Para finalizar devemos ter em mente que no estudo
das Máquinas Hidráulicas, devemos considerar que odas Máquinas Hidráulicas, devemos considerar que o
fluído, no caso da água, como líquido perfeito e ideal

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