MÓDULO 2: MECÂNICA DOS FLUIDOS – ESTÁTICA DOS FLUIDOS

FACULDADE MAURÍCIO DE NASSAU

ENGENHARIA DE TELECOMUNICAÇÕES

FENÔMENOS DE TRANSPORTE

Prof. Mcs. Marco Antonio

2.1 – ESTÁTICA DOS FLUIDOS

Em estática dos fluidos, analisaremos o comportamento dos fluidos quando estes estão em repouso ou num tipo de movimento que não obriga as partículas de fluido adjacentes a apresentar movimento relativo.

Nesta circunstância as tensões de cisalhamento nas superfícies das partículas do fluido são nulas e as únicas forças que atuam nestas superfícies são as provocadas pela pressão.

Em termos práticos, a estática se aplica ao estudo e projeto de:

a) Barragens;b) Sistemas hidráulicos e pneumáticos;c) Manometria e outros exemplos.

Veremos que esta análise está fundamentada em duas leis básicas chamadas de Lei de Pascal e lei de Stevin.

2.1 – ESTÁTICA DOS FLUIDOS

a) Lei de Pascal (Prensa hidráulica):

A lei que a seguir se deduz é válida apenas para líquidos incompressíveis, ideais, com densidade constante durante o aumento ou diminuição de pressão. O princípio de Pascal diz que a pressão aplicada à superfície de um fluido em repouso é transmitida igualmente a todos os pontos do fluido.

Traduz a Lei de Pascal

2.1 – ESTÁTICA DOS FLUIDOS

b) Lei de Stevin:

2.1 – ESTÁTICA DOS FLUIDOS

b) Lei de Stevin:

Dividindo as equações por Δx, Δy e Δz e tomando o limite de Δx, Δy e Δz tendem a zero, temos

1º Lei de Newton

2.1 – ESTÁTICA DOS FLUIDOS

b) Hidrostática:

Quando g está no sentido y negativos, p ≠ f(x,z). Portanto, as equações podem ser escritas como derivadas ordinárias.

Supondo-se que um fluido incompressível (ρ = constante), e, num campo gravitacional constante (g = constante).

2.1 – ESTÁTICA DOS FLUIDOS

b) Hidrostática:

2.1 – ESTÁTICA DOS FLUIDOS

b) Hidrostática:

Pressão atmosférica: Pressão exercida pela atmosfera sobre qualquer superfície, em virtude de seu peso. Equivale ao peso de uma coluna de ar de corte transversal unitário, que se estende desde um nível dado até o limite superior da atmosfera. É também conhecida como pressão barométrica. A pressão atmosférica varia de lugar para lugar e essa variação é causada pela altitude e principalmente pela temperatura. Ao nível do mar e a temperatura de 0 ºC (273,15 K), a pressão atmosférica é de 1 atm. É comum o uso de unidades de pressão não pertencentes ao SI: atmosfera (atm) e milímetros de mercúrio (mmHg). Para exemplificar, temos: 1 atm = 760 mmHg =101325 Pa =14,7lb in2 ( psi).

Pressão barométrica: Pressão exercida pela atmosfera sobre um determinado ponto. É também conhecida como pressão atmosférica.

2.1 – ESTÁTICA DOS FLUIDOS

b) Hidrostática:

Pressão padrão (atmosfera padrão): Medida da pressão atmosférica em condições padrões (ao nível do mar). É equivalente a 1.013,25 milibares, ou 29,92 polegadas de mercúrio (inHg), 760 milímetros de mercúrio (mmHg), 14,7 libras por polegada quadrada (lbf/in2) ou psi, ou 1.033 gramas por centímetro quadrado (g/cm2).

Pressão manométrica ou relativa: Em muitos casos, como na calibração de um pneu, estamos interessados apenas na diferença entre a pressão interna de um reservatório (o pneu) e a pressão externa (o ar, que está na pressão atmosférica local). A essa diferença chamamos pressão manométrica, e os aparelhos que a medem chamamos de manômetros.

2.1 – ESTÁTICA DOS FLUIDOS

b) Hidrostática:

Pressão absoluta: A pressão absoluta é a pressão total exercida em uma dada superfície, incluindo a pressão atmosférica, quando for o caso. Isto é, a pressão absoluta mede a pressão positiva a partir do vácuo completo, sendo sempre positiva ou nula. Assim,

Pressão de vácuo (ou vácuo): É a medida de pressão no sentido contrário a medida da pressão barométrica, isto é, em medida absoluta de pressão, o vácuo absoluto equivale a 0 Pascal ou a 0 psi, como o zero absoluto de temperatura (0 K). A medida de pressão inferior à pressão barométrica (ou atmosférica) pode ser considerada como vácuo.

2.1 – ESTÁTICA DOS FLUIDOS

c) Manometria:

Um dos métodos mais convenientes para medir pressões consiste em determinar o deslocamento produzido numa coluna contendo um fluido (ou fluidos). Na medida de pressões elevadas, normalmente se usa o mercúrio como o fluido manométrico.

A Manométria consiste na aplicação da lei de Stevin e de Pascal, porém de uma forma mais rápida, mais prática. Chamaremos essa “nova” forma de Equação Manométrica.

Aplicação

2.1 – ESTÁTICA DOS FLUIDOS

c) Manometria:

2.1 – ESTÁTICA DOS FLUIDOS

c) Manometria: