Operaes Unitrias I Transporte de fluidos Prof.: Magmir Metzker
Soares INTRODUO
Mecnicadosfluidos-comportamentodosfluidosemrepousoeem movimento. A
hidrodinmica - estudo de fluidos em movimento. o
Estudodoescoamentodesanguenoscapilares,queapresentamdimetroda ordem
de poucos mcrons (1 cm 10000 m); o Escoamento de petrleo atravs de
um
oleoduto.Ex.:oleodutodoAlaska,queapresentadimetroiguala1,2mecomprimento
aproximado de 1.300 km. Escoamento de fluidos propriedades
predominantes: o Massa especfica;o Viscosidade. Matria: o Slido o
Fluido (estados lquido e gasoso) Slidos: Molculas ou cristais
oscilam em torno de posies fixas. Fluidos: Molculas que trocam de
posio; tomam a forma do recipiente.o
Lquidos:interaointermolecularforte-tomamaformadorecipiente,possuemvolumefinitoeso
praticamente incompressveis; o Gases: interao molecular fraca tomam
a forma do recipiente e o preenchem por completo, alm de serem
compressveis. So capazes de escoar e seu volume toma a forma do
recipiente; Possuem um grau de compressibilidade; Oferecem pequena
resistncia mudana de forma. DEFINIES O espaamento e as atividades
intermoleculares DEFINIES Tenso de Cisalhamento: a fora dividida
pela rea na qual ela age chamada tenso.o Tenso normal = fora
normal/rea; o Tenso de cisalhamento = fora tangencial/rea.
Fluidos:semovemcomaaodeumatensode cisalhamento. DEFINIES Fluido -
distribudos continuamente pela regio de interesse; Ideia de contnuo
- massa especfica : Classificao dos fluidos em relao massa
especfica: o Fluidosincompressveis:soaquelesqueparaqualquervariaode
presso no ocorre variao de seu volume ( = constante).o
Fluidoscompressveis:soaquelesqueparaqualquervariaode presso ocorre
variaes sensveis de seu volume, ( constante).o
Fluidocomomeiolubrificante:paraumcorpodeslizarsobreoutro, deve-se
vencer uma fora adversa denominada fora de atrito. m: massa
incremental contida no volume V.Dimenses, unidades e quantidades
fsicas: Dominar os conceitos de dimenses e transformaes de unidade.
Utilizao ao longo dos trs mdulos do curso de Operaes Unitrias.
Dimenses fundamentais:o Comprimento, massa, tempo, temperatura,
quantidade de uma substncia, corrente eltrica, intensidade
luminosa, ngulo plano e ngulo slido. As dimenses de todas as outras
quantidades podem ser expressas em termos
dasdimensesfundamentais.Porexemplo,aquantidadeforapodeser
relacionada s dimenses fundamentais de massa, comprimento e tempo.
TABELA DE CONVERSO DE UNIDADES E CALCULADORA! DEFINIES 6
CARACTERSTICAS DOS FLUIDOS Estado slido: resistncia mudana de
forma.o Apresentamrelativaimobilidade-posiomdianoespaofixas, vibram
e giram em torno dessa posio.
EstadoFluido(lquidosegases):nooferecemresistncia mudana de forma
(ou apresentam baixa resistncia). o Gs compressvel o
Fluidoinicialmenteseriacomprimido,eapartirdeumcertoponto seria
incompressvel. CARACTERSTICAS DOS FLUIDOS Foras cisalhantes: foras
aplicadas na direo perpendicular direo da normal na superfcie do
fluido. Foracisalhante=ngulodedeformao,composterior deformao
contnua e irreversvel do elemento do fluido. Fluido Newtoniano;
Fluido no Newtoniano.LeideNewton:atensode
cisalhamentoproporcionalao gradiente de velocidade
du/dy.Ocoeficientedeproporcionalidade umapropriedadecaracterstica
dofluidodenominadaviscosidade absoluta ou dinmica. CARACTERSTICAS
DOS FLUIDOS Viscosidade Absoluta ou Dinmica ()
Princpiodaaderncia:Aspartculasfluidasemcontatocomas superfcies
slidas adquirem as velocidades dos pontos das superfcies com as
quais esto em contato. 1) Entreaspartculasdecimaeasdebaixo
existiratrito,queporserumafora tangencialformartensesde
cisalhamento,comsentidocontrrioaodo movimento, como a fora de
atrito. 2)Astensesdecisalhamentoagiroem
todasascamadasfluidaseevidentemente naquelajuntoplacasuperiordando
origemaumaforaopostaaomovimento da placa superior. CARACTERSTICAS
DOS FLUIDOS Viscosidade Cinemtica () A viscosidade cinemtica (letra
grega nu, ), definida por: onde a massa especfica do fluido.
Unidades o
NoSI,aunidadedaviscosidadecinemticam2/s.NosistemaCGSutilizadaa
unidadeStokes(St),sendoumStokesiguala10-4m2/s.Dadaamagnitudedoseu
valor, prefervel utilizar a forma centistokes. o
AviscosidadeabsolutatemcomounidadePa.s(N.s/m2)emunidadesdoSI.Essa
unidadenormalmenteexpressaemmPa.s,dadoasuamagnitude.Outraforma
convenientea partirdosistemaCGSoPoise,sendoumPoiseiguala0,1Pa.sou
seja, um centipoise (cP) igual a 1 mPa.s. 10 CARACTERSTICAS DOS
FLUIDOS Gases (0C) viscosidade (Pas) Hidrognio8,4 106 Ar17,4 106
xennio21,2 106 Lquidos (20C)viscosidade (Pas) lcool etlico0,248 103
Acetona0,326 103 Metanol0,597 103 lcool proplico2,256 103
Benzeno0,64 103 gua1,0030 103 Nitrobenzeno2,0 103 Mercrio17,0 103
cido sulfrico30 103 leo de oliva81 103 leo de rcino0,985
Glicerol1,485 polmero derretido103 Piche107 Vidro1040 Sangue4 103
Algumas viscosidades de fluidos newtonianos esto listadas abaixo: 1
P = 1 gcm1s1 1 Pas = 1 kgm1s1 = 10 P Conceitos fundamentais: Fluido
ideal: fluido incompressvel e que no tem fora interna de atrito ou
viscosidade. Linha de escoamento: caminho percorrido por um
elemento de um fluido em movimento. Velocidade: varia em mdulo e
direo, ao longo de sua linha de escoamento. Escoamento estvel ou
estacionrio: cada elemento que passa por um ponto possui a mesma
linha de escoamento dos precedentes. Linha de corrente: curva
tangente, em qualquer ponto, que est na direo do vetor velocidade
do fluido naquele ponto. Perda de carga: perda de energia do
fluido: energia gasta para vencer as resistncias que se opem ao
escoamento. ESCOAMENTO DE FLUIDOS 12 Resistncia ao escoamento:
Resistncias externas: atrito contra as paredes, mudanas de direo e
turbilhonamentos; Dependem: velocidade do fluido, rugosidade das
paredes e dimetro da tubulao. Resistncias internas: atrito das
prprias molculas do fluido, umas com as outras. Dependem:
velocidade e a viscosidade do fluido. Energia perdida = PERDA DE
CARGA - gradual diminuio da presso do fluido que vai caindo ponto a
ponto no sentido do escoamento. A perda de carga em equipamentos
influenciada pelos mesmos fatores que a perda em tubulaes e
acessrios.ESCOAMENTO DE FLUIDOS 13 CLASSIFICAO DO REGIME DE
ESCOAMENTO Escoamento laminar: movimento ordenado das molculas do
fluido,todas as
molculasquepassamnumdadopontopossuemamesmavelocidade.O movimento do
fluido pode ser previsto em qualquer ponto.
Escoamentoturbulento:movimentodasmolculasdofluidocompletamente
desordenado; molculas que passam pelo mesmo ponto no possuem a
mesma velocidade comportamento imprevisvel do fluido. Experimento -
nmero adimensional para determinar o tipo de escoamento. Re 2300 -
escoamento laminar; Re 4000 - escoamento turbulento; 2300 < Re
< 4000 - escoamento em transio. Na prtica = escoamento
turbulento. Laminar: Velocidade de escoamento muito baixa; Fluidos
muito viscosos (temperatura e tipo de fluido). DV ReNmero de
Reynolds CLASSIFICAO DO REGIME DE ESCOAMENTO VAZES MSSICA E
VOLUMTRICA Vazo: quantidade de substncia que escoa na unidade de
tempo. Vazo mssica (dimenso de M/T); Vazo volumtrica (L3/T) -m3/h,
litros/s, ft3/s e gpm. AQV V = velocidade de escoamento do fluido;
Q = vazo; A = rea de seco transversal da tubulao.V = A x L Muito
obrigado pela presena e at a prxima aula! Contato:
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