mecânicafluidos

1

UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS

FACULDADE DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECNICA

Relatrio VI Experincias em Mecnica dos Fluidos

MANAUS-AM/2014

2

UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS

FACULDADE DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECNICA

Fabrcio Sousa Carneiro

Relatrio VI Experincias em Mecnica dos Fluidos

Trabalho apresentado Universidade

Federal do Amazonas, como parte do critrio

de avaliao da disciplina FTF 034

Laboratrio de Sistemas Trmicos. Sob

orientao do Profo. Fabio Lisboa.

.

MANAUS-AM/2014

3

SUMRIO

1. INTRODUO ............................................................................................. 5

2. OBJETIVOS ................................................................................................. 6

3. A CURVA CARACTERSTICA DE BOMBAS HIDRULICAS ASSOCIADAS EM PARALELO, EQ879D. ................................................................................. 7

3.1. MATERIAL NECESSRIO .................................................................... 7

3.2. MONTAGEM ......................................................................................... 7

3.3. ATIVIDADES ......................................................................................... 8

3.4. GRFICOS.......................................................................................... 10

4. A PERDA DE CARGA E O FATOR DE RESISTNCIA, EQ879A.............. 12

4.1. MATERIAL NECESSRIO .................................................................. 12

4.2. MONTAGEM ....................................................................................... 12

4.3. ATIVIDADES ....................................................................................... 13

5. A PERDA DE CARGA NUM DUTO ............................................................ 15


5.2. MONTAGEM ....................................................................................... 15

5.3. ATIVIDADES ....................................................................................... 16

6. A RELAO ENTRE VAZO EM UM DUTO E A PRESSO INTERNA EXERCIDA PELO FLUIDO EM RELAO A OUTRO PONTO INTERNO DA TUBULAO, EQ879B. ................................................................................... 19


6.2. MONTAGEM ....................................................................................... 20

6.3. ATIVIDADES ....................................................................................... 20

7. A REDUO DA PRESSO COM O AUMENTO DA VELOCIDADE EM UM FLUIDO, A EQUAO DE BENOULLI, EQ879C. ............................................ 22


7.2. MONTAGEM ....................................................................................... 22

7.3. ATIVIDADES ....................................................................................... 23

8. CLCULO E ANLISE DO NMERO DE REYNOLDS. ............................ 24


8.2. MONTAGEM ....................................................................................... 24

8.3. ATIVIDADES ....................................................................................... 25

9. VELOCIDADE DE FLUIDOS POR UM ORIFCIO PEQUENO. .................. 27

9.1. MATERIAL NECESSRIO ..................................................................... 27

9.2. MONTAGEM .......................................................................................... 27

9.3. ATIVIDADES .......................................................................................... 28

10. ESCOAMENTO DE FLUIDO POR TRS ORIFCIOS PEQUENOS VERTICALMENTE POSICIONADOS, EQ894 . ................................................ 29

4

10.1. MATERIAL NECESSRIO ................................................................... 29

10.2. MONTAGEM ........................................................................................ 29

10.3. ATIVIDADES ........................................................................................ 30

11. O PRINCPIO FUNDAMENTAL DA HIDROSTTICA (PRINCPIO DE STEVIN) COM MANMETRO DE TUBO ABERTO. ........................................ 32

11.1. MATERIAL NECESSRIO ................................................................... 32

11.2. MONTAGEM ........................................................................................ 32

11.3. ATIVIDADES ........................................................................................ 33

11.4. GRFICO ........................................................................................... 36

12. A ASSOCIAO DE BOMBAS HIDRULICAS EM SRIE, EQ879D. .. 37

12.1. MATERIAIS NECESSRIOS .............................................................. 37

12.2. MONTAGEM ....................................................................................... 37

12.3. ATIVIDADES ....................................................................................... 38

13. A CURVA CARACTERSTICA DE BOMBAS HIDRULICAS ASSOCIADAS EM SRIE, EQ879D. ............................................................... 39


13.2. MONTAGEM ....................................................................................... 39

13.3. ATIVIDADES ....................................................................................... 40

13.4. GRFICOS.......................................................................................... 41

14. O FENMENO DA CAVITAO NUMA ASSOCIAO DE BOMBAS EM SRIE, EQ879D. .............................................................................................. 42


14.2. MONTAGEM ....................................................................................... 42

14.3. ATIVIDADES ....................................................................................... 43

15. CONCLUSES ...................................................................................... 45

16. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ....................................................... 46

5

1. INTRODUO

A Mecnica dos Fluidos a parte da mecnica aplicada que se dedica

anlise do comportamento dos lquidos e gases tanto em equilbrio quanto em

movimento.

Neste relatrio veremos a comprovao da parte terica atravs dos

experimentos de laboratrio, uma vez que a combinao entre um trabalho

experimental e terico em uma mesma proposta de aula pode ser uma

estratgia a mais para a nossa motivao, onde investigaremos fenmenos,

estabelecemos os parmetros fsicos relevantes do problema, relacionamos as

grandezas fsicas observadas atravs de anlises grficas e dimensionais e,

por fim, a reconhecer e a aplicar as leis e princpios cientficos j conhecidos.

6

2. OBJETIVOS

O objetivo deste ensino experimental para facilitar a compreenso, e

tambm comprovar e aprimorar os conhecimentos tcnicos previamente

adquiridos, assim como a aquisio de novos conhecimentos e tcnicas

experimentais.

7

3. A CURVA CARACTERSTICA DE BOMBAS HIDRULICAS ASSOCIADAS EM PARALELO, EQ879D.

3.1. MATERIAL NECESSRIO

01 painel de hidrodinmica EQ879D com sistema de sustentao;

02 sensores de presso absoluta 250 kPa;

02 cabos miniDIN-miniDIN;

02 cmaras transparentes com alinhadores;

01 sistema de bombas hidrulicas associadas em paralelo;

02 fontes chaveadas 12 V / 3 A;

02 controladores da bomba hidrulica;

02 cabos RCA/RCA;

01 calha com hidroduto com T redutor para sensor e conexo em

Y;

01 calha com hidroduto mdio;

01 calha com hidroduto longo com T redutor para sensor e

registro;

03 painis com medidores de vazo;

01 mangueira com dutos rgidos para engate em conexo rpida;

01 bandeja plstica;

01 rgua longa 0- 1000 mm magntica;

3.2. MONTAGEM

Foi executada a montagem para a associao em srie de bombas pelo

nosso professor Fbio Lisboa com o auxlio dos tcnicos Saimon, Patrick e

Sanley. Estes nos acompanharam durante as experincias.

8

3.3. ATIVIDADES

Ligamos as fontes de alimentao rede eltrica e regulamos o

controlador da bomba 1 no nvel 7 da escala. Ligamos o controlador da bomba

1 e deixamos o sistema retirar todo o ar da tubulao. Logo aps deligamos a

bomba, da regulamos a vazo para a bomba 1 e 2 no nvel 8 dos

controladores da bomba. Deixamos o registro do hidroduto longo totalmente

aberto e ligamos apenas a bomba 1. Utilizamos a ferramenta indicador do

software CidepeLAB para lermos os valores de presso da bomba 1. Enquanto

o registro do hidroduto longo vai sendo lentamente fechado (at cessar o fluxo)

procedemos anotando valores de presso e volume (atravs do medidor de

vazo) para completar a Tabela 1.

9

Vazo (l/min) Presso 1 (kPa) Presso 2 (kPa) Presso (kPa)

0,4 101 105 4

0,4 101 105 4

0,35 99 105 6

0,1 94 104 10

0,05 92 104 12

0 90 104 14

Tabela 1

Mantendo a bomba 1 ligada no nvel 8, ligamos a bomba 2. Com isso

preenchemos a Tabela 2.


1,65 97 118 21

1,45 93 115 22

0,8 76 107 31

0,5 74 105 31

0,3 72 104 32

0 67 103 36

Tabela 2

10

3.4. GRFICOS

Grfico 1 (uma) Bomba (Nvel 8)

Grfico 2 (duas) Bombas (Nvel 8)

Segundo os dados coletados e apresentados nos grficos, os resultados

da associao de bombas em paralelo esto condizentes com o esperado. As

variaes que o grfico apresenta so devidas ao conceito de perda de carga

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

Vazo x Presso

Vazo x Presso

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 0,5 1 1,5 2

Vazo x Presso

Vazo x Presso

11

no sistema. As perdas em tubulaes podem ser divididas em dois grupos: as

perdas que ocorrem nos trechos lineares, ou perdas distribudas, e as perdas

localizadas em elementos individuais, tambm chamadas perdas singulares. As

perdas do primeiro grupo constituem a maior parte do total, pois normalmente

as tubulaes de interesse possuem grande extenso, e por isso so tambm

chamadas perdas principais; as demais so, por sua vez, chamadas perdas

secundrias.

O lquido ao escoar em um conduto submetido a foras resistentes

exercidas pelas paredes da tubulao e por uma regio do prprio lquido,

denominada camada limite. Assim, h o surgimento de foras cisalhantes que

reduzem a capacidade de fluidez do lquido. O lquido, ao escoar, dissipa parte

de sua energia, principalmente, em forma de calor. Essa energia no mais

recuperada como energia cintica e potencial e, por isso, denomina-se perda

de carga (H). A perda de carga pode ser classificada, distribuda ao longo do

trecho e localizada (presena de conexes, aparelhos, singularidades em

pontos particulares do conduto).

12

4. A PERDA DE CARGA E O FATOR DE RESISTNCIA, EQ879A.


01 painel de hidrodinmica EQ879A com sistema de sustentao;

O 1 cmara transparente com alinhadores;

01 bomba hidrulica centrfuga CC;

01 controlador da bomba hidrulica;

01 fonte de alimentao chaveada 12 V/ 3 A;

02 painis com medidor de vazo;

01 conjunto de hidrodutos;

01 cabo paralelo com conectores RCA;

01 manmetro em U;

01 bandeja maior;

01 sensor de presso diferencial, miniDIN;

01 cabo de ligao miniDIN-miniDIN;

4.2. MONTAGEM

13

4.3. ATIVIDADES

Ligamos a fonte da bomba hidrulica rede eltrica e regulamos o

controlador da fonte no nvel 5 da escala. Ligamos a fonte e deixamos o

sistema retirar todo o ar da tubulao. Abrimos o registo 6B e anotamos o valor

de presso diferencial medida no manmetro 8 e anotamos o valor de vazo

diretamente nos medidores 7A e 7B.

Presso Diferencial (mmH2O) Vazo 1 (l/min) Vazo 2 (l/min)

208 0,3 0,3

Tabela 3

O comprimento de um duto por onde percorre o fluido de 300 mm, so

4 dutos. O dimetro interno de 9 mm cada (Informao do fabricante).

O nmero de Reynolds calculado pela expresso:

O nmero de Reynolds permite classificar a vazo de um fluido como

Laminar, Intermedirio ou turbulento conforme as faixas:

14

Usando a equao e os dados acima, calculamos o nmero de

Reynolds:

Re = 1584,22

Logo, classificamos a vazo do fluido como Laminar. O fator de atrito

nesse caso calculado como f = 64/Re. Logo, o fator de atrito de 0,04039.

A vazo mnima para que o escoamento seja turbulento nessas

condies de: 0,0000266667 m3/s. Para essa vazo o nmero de Reynolds

4225,79. Logo, um escoamento turbulento.

15

5. A PERDA DE CARGA NUM DUTO


01 painel de hidrodinmica EQ879A com sistema de sustentao;

01 cmara transparente com alinhadores;



01 fonte de alimentao chaveada 12 V / 3 A;




01 manmetro em U;

01 bandeja maior;


01 cabo de ligao miniDIN -miniDIN;

5.2. MONTAGEM

16

5.3. ATIVIDADES

Ligamos a fonte da bomba hidrulica rede eltrica e regulamos o

controlador da fonte no nvel 3 da escala. Ligamos a fonte e deixamos o

sistema retirar o ar da tubulao. Anotamos o valor de presso diferencial

medida no manmetro 8 e os valores de vazo medidos diretamente nos

medidores 22A e 22B.


2 0 0

Tabela 4

Aumentamos a vazo da bomba hidrulica girando controlador at o

nvel 5,e anotamos os dados.


212 0,4 0,4

Tabela 5

Regulamos o controlador da fonte no nvel 3 da escala. Abrimos o

registro 6B. Deixamos que todo o ar fosse retirado da tubulao. Realizamos

novamente a medida de presso diferencial, mas agora com os valores de

vazo total (22A) e vazo ramificada (22B).

Presso Diferencial (mmH2O) Vazo Total

(l/min)

Vazo Ramificada

(l/min)

35 0 0 e 0

Tabela 6

17

Aumentamos a vazo da bomba hidrulica girando o controlador at o

nvel 5 e faa as leituras.


(l/min)

Vazo Ramificada

(l/min)

14 0,6 0,3 e 0,3

Tabela 7

Abrimos o registro 6A do manmetro e realizamos novamente as

medidas de presso e vazo.


(l/min)

Vazo Ramificada

(l/min)

1,2 0,55 0,15 e 0,4

Tabela 8

A presso que a gua exerce sob uma superfcie qualquer s depende

da altura do nvel da gua at essa superfcie. o mesmo que dizer que a

presso no depende do volume de gua contido em um tubo, e sim da altura.

Nveis iguais geram presses iguais. A presso no depende da forma no

recipiente. Quanto maior for a altura, maior ser a presso. Se diminuirmos a

altura, a presso diminui, isso explica o ocorrido.

O golpe de arete ocorre com as variaes de presso decorrentes de

variaes da vazo, causadas por alguma perturbao, voluntria ou

involuntria, que se imponha ao fluxo de lquidos em condutos, tais como

operaes de abertura ou fechamento de vlvulas (nosso caso), falhas

mecnicas de dispositivos de proteo e controle, parada de turbinas

18

hidrulicas e ainda de bombas causadas por queda de energia no motor,

havendo, no entanto, outros tipos de causas.

19

6. A RELAO ENTRE VAZO EM UM DUTO E A PRESSO INTERNA EXERCIDA PELO FLUIDO EM RELAO A OUTRO PONTO

INTERNO DA TUBULAO, EQ879B.


01 painel de hidrodinmica EQ879B com sistema de sustentao;




01 fonte de alimentao chaveada 12 V / 3 A;




01 manmetro em U;

01 bandeja maior;


01 cabodeIigaq miniDIN-miniDIN;

01 painel de hidrodinmica EQ879B;

01 sensor de presso de 250 mmca;

01 manmetro de tubos paralelos;

01 bomba hidrulica;

02 medidores de vazo;

01 fonte com controle para bomba;

01 bandeja plstica;

01 cabo RCA/RCA;

20

6.2. MONTAGEM

6.3. ATIVIDADES

Conectamos o cabo RCA/RCA bomba hidrulica e ao controlador e

este sua fonte. Abrimos o registro da cmara e aguarde o nvel de gua

entrar em equilbrio entre cmara e tubulao. Logo aps fechamos o registro.

Mantivemos os registros 22 e 22a abertos. Certificamos que os manmetros

apresentavam os valores iguais nas duas colunas, caso no estivessem

tnhamos que liberar (desconectar) as mangueiras de conexo dos sensores.

Fechamos o registro 22. Ajustamos o nvel do controlador da bomba hidrulica

para 6, Iigamos a bomba e aguardamos o sistema estar livre de bolhas.

Quando o canal esteve praticamente sem bolhas, lemos e anotamos os valores

de presses no manmetro. Com isso montamos a seguinte tabela:

21

Presso Diferencial (mmH2O) B1 B2

P1 (mmH2O) 105 85

P2 (mmH2O) 103 90

P3 (mmH2O) 98 90

P4 (mmH2O) 104 99

P5 (mmH2O) 207 0

Tabela 9

A presso efetiva, manomtrica ou relativa simplesmente o valor da

presso causada pela altura da coluna de lquido, sendo uma indicao de

quanto a presso no ponto maior do que a presso atmosfrica. tambm

chamada manomtrica, pois a indicada pelos manmetros

22

7. A REDUO DA PRESSO COM O AUMENTO DA VELOCIDADE EM UM FLUIDO, A EQUAO DE BENOULLI, EQ879C.


01 painel de hidrodinmica EQ879C com sistema de sustentao;


02 sensores de presso diferencial de 250 mmH20;


02 manmetros em U;


01 bomba hidrulica;

01 fonte chaveada 12 V / 3 A;


01 painel com medidor de vazo;

01 bandeja plstica;

01 cabo RCA/RCA.

7.2. MONTAGEM

23

7.3. ATIVIDADES Abrimos o registro da cmara e aguardamos o nvel de gua entrar em

equilbrio entre cmara e tubulao. Logo aps fechamos o registro.

Certificamos que os manmetros apresentavam os valores iguais nas duas

colunas, caso no estivessem libervamos (desconectvamos) as mangueiras

de conexo dos sensores. Ajustamos o nvel do controlador da bomba

hidrulica para 4, abrimos o registro e ligamos a bomba. Verificamos se o

sistema estava livre de bolhas. Verificamos o valor da vazo para o nvel 5 do

controlador da bomba no medidor de vazo e anotamos, assim como os

valores de presso diferencial nas redues H para F e F para D, com isso

construmos a seguinte tabela:

Vazo (l/min) PHF (mmH2O) PFD (mmH2O)

0,1 16 25

Tabela 11

Os dimetros internos dos dutos na ordem decrescentes so: 9 mm, 5,2

mm e 2,4 mm.

Para esses dimetros internos, considerando o valor de vazo lido no

medidor de vazo, considerando que V = Q/A, onde V velocidade, Q vazo

e A rea, temos as seguintes velocidades, respectivamente, 0,000185 m/s,

0,000321 m/s e 0,000694 m/s.

Com o aumento da velocidade do fluido a presso no interior do duto

diminui, pois o efeito Venturi explicado pelo Princpio de Bernoulli e o

princpio de continuidade de massa. Se o caudal de um fluido constante mas

a seo diminui, necessariamente a velocidade aumenta aps atravessar esta

seo. Pelo teorema da conservao da energia se a energia cintica aumenta,

a energia determinada pelo valor da presso diminui obrigatoriamente.

24

8. CLCULO E ANLISE DO NMERO DE REYNOLDS.


01 torre de haste trplice (01);

01 conjunto alinhador para cmara transparente (02);

01 cmara transparente vertical (03);

01 rgua T com escala milimetrada O a 280 mm (06);

01 conjunto traador (09);

01 becker de coleta, 600 mL (12);

01 hidroduto menor de imerso (17) interno = 5 mm;

01 hidroduto maior de imerso (16) interno = 9 mm;

01 bomba hidrulica centrfuga CC (19);

01 controlador (20) para bomba hidrulica com:

01 cabo paralelos com conectores RCA (21);

01 fonte de alimentao chaveada (22);

01 bandeja maior (23);

01 painel com medidor de vazo (24);

8.2. MONTAGEM

25

8.3. ATIVIDADES

O nmero de Reynolds calculado pela expresso:

O nmero de Reynolds permite classificar a vazo de um fluido como

Laminar, Intermedirio ou turbulento conforme as faixas:

Verificamos que a temperatura que se encontrava a gua que foi usada

no experimento era de aproximadamente 25 C.

Tabela 12 Grandezas em funo da temperatura para a gua

26

Regulamos o controlador da bomba hidrulica para uma baixa vazo

(~0,1 L/min). Completa parte da primeira linha da Tabela 12.

Regulamos o controlador da bomba hidrulica para uma vazo

intermediria (~0,3 L/min). Acionamos o conjunto traador. Completamos a

segunda linha da Tabela 12.

Regulamos o controlador da bomba hidrulica para a vazo mxima

(~1,0 L/min). Acionamos o conjunto traador. Completamos a terceira linha da

Tabela 12.

Vazo (m3/s) Velocidade

(m/s)

Nmero de

Reynolds

Classificao

da Vazo

1 0,0000016667 0,104795 528,08 Laminar

2 0,000005 0,314380 1584,22 Laminar

3 0,0000166667 1,047936 5280,75 Turbulento

Tabela 13

Removemos o hidroduto menor de imerso e colocamos o hidroduto

maior de imerso, da repetimos o procedimento com vazes de 0,1 L/min, 0,4

L/min e 1,1 L/min, aproximadamente.

Vazo (m3/s) Velocidade

(m/s)

Nmero de

Reynolds

Classificao

da Vazo

1 0,0000016667 0,026199 264,04 Laminar

2 0,0000066667 0,104794 1056,15 Laminar

3 0,0000183333 0,288181 2904,39 Intermedirio

Tabela 14

Os dimetros internos dos tubos 1 (menor) e 2 (maior) so de 4,5 mm e

9mm, respectivamente.

27

9. VELOCIDADE DE FLUIDOS POR UM ORIFCIO PEQUENO.


01 torre de haste trplice (O 1);





02 bandejas maiores (23);

9.2. MONTAGEM

28

9.3. ATIVIDADES

O desnvel H que a medida entre a lmina dgua da cmara

transparente vertical e o centro do orifcio (com o tampo de silicone) foi de 14

cm. (H = 14 cm).

Utilizamos um fio para marcarmos a posio X0 verticalmente abaixo do

orifcio.

O Desnvel Y que a medida entre o centro do orifcio e a bandeja foi de

51,5 cm (Y = 51,5 cm).

A distncia entre X0 e X que o alcance do jato dgua nas condies

deste de experimento foi de 30,5 cm, o tempo de queda da partcula contida no

jato foi de 1,67 s (t = 1,67).

29

10. ESCOAMENTO DE FLUIDO POR TRS ORIFCIOS PEQUENOS VERTICALMENTE POSICIONADOS, EQ894 .



01 conjunto a:linhador para cmara transparente (02);


01 rgua T comescala milimetrada O a 280 mm (07);


01 hidroduto transparente de 3 orifcios (10);

02 bandejas maiores (23);

10.2. MONTAGEM

30

10.3. ATIVIDADES

Com a cmara transparente cheia, iniciamos o experimento abrindo o

registro, girando ~45.

Medimos a distncia entre o nvel zero e cada um dos orifcios (superior

1, central 2 e inferior 3).

H1 (cm) H2 (cm) H3 (cm)

2,5 7 11,5

Tabela 15

31

Calculando a velocidade do fluido em cada um dos orifcios pela

seguinte equao:

Temos as seguintes velocidades:

V1 = 0,7 m/s

V2 = 1,2 m/s

V3 = 1,5 m/s

Com isso, conclumos que a velocidade de um fluido que escoa por um

orifcio depende apenas da altura entre o orifcio e a superfcie livre do fluido.

32

11. O PRINCPIO FUNDAMENTAL DA HIDROSTTICA (PRINCPIO DE STEVIN) COM MANMETRO DE TUBO ABERTO.




01 cmara transparente vertical (03) com tampa mvel

escalonada (04);



01 brao B (13);

01 manmetro em U (14);

01 conjunto de tubos paralelos de altura varivel sem escala (15);

01 bandeja maior (23);

11.2. MONTAGEM

33

11.3. ATIVIDADES

A tabela e o grfico a seguir, relacionam a massa especfica (kg/m3) da

gua em funo da temperatura (C). A temperatura da gua era de

aproximadamente 26 C no momento em que medimos.

Tabela 16

Grfico massa especfica da gua versus temperatura

34

Consultando a Tabela 16 e o Grfico massa especfica da gua

versus temperatura determinamos o valor da massa especfica da gua

durante o experimento:

= 996,8 kg/m3

Consideramos a profundidade na cmara transparente variando de 0 a

100 mm (de 10 em 10 mm) a partir da lmina dgua.

Utilizamos a equao de Stevin Pm = .g.h para calcularmos o valor da

presso manomtrica nas profundidades de 10 em 10 mm a partir da lmina

dgua. Pra facilitar os clculos calculei a Presso Manomtrica em PASCAL.

Profundidade (mm) Presso manomtrica calculada

(Pa)

h0 = 0 Pm = .g. h0 = 0

h1 = 10 Pm = .g. h1 = 97,78608

h2 = 20 Pm = .g. h2 = 19,557216

h3 = 30 Pm = .g. h3 = 29,335824

h4 = 40 Pm = .g. h4 = 39,114432

h5 = 50 Pm = .g. h5 = 48,89304

h6 = 60 Pm = .g. h6 = 58,671648

h7 = 70 Pm = .g. h7 = 68,450256

h8 = 80 Pm = .g. h8 = 78,228864

h9 = 90 Pm = .g. h9 = 88,007472

h10 = 100 Pm = .g. h10 = 97,78608

Tabela 17

35

A prxima tabela preenchemos com os valores das profundidades e o

valor medido da presso manomtrica.

Profundidade (mm) Presso manomtrica medida

(mmH2O)

h0 = 0 0

h1 = 10 3

h2 = 20 10

h3 = 30 16

h4 = 40 20

h5 = 50 24

h6 = 60 29

h7 = 70 35

h8 = 80 40

h9 = 90 44

h10 = 100 50

Tabela 18

Stevin nasceu em Burges, em 1548. Contribuiu de maneira significativa

no avano cientfico de sua poca. Dentre os mais variados estudos, pode-se

destacar o Princpio de hidrosttica, que trata acerca do deslocamento de

corpos mergulhados em gua e a explicao do paradoxo da hidrosttica - a

presso de um lquido independe da forma do recipiente, depende apenas da

altura da coluna lquida.

Observa-se, pela estrutura da equao, que a presso em qualquer

ponto do fluido independe da forma do recipiente ou da poro do lquido

escolhida. O fator determinante na presso apenas a altura da coluna de

fluido escolhida.

36

11.4. GRFICO

Grfico Presso Manomtrica x Prof.

0

20

40

60

80

100

120

0 20 40 60

Presso manomtrica medida x Profundidade

Presso manomtricamedida xProfundidade

37

12. A ASSOCIAO DE BOMBAS HIDRULICAS EM SRIE, EQ879D.

12.1. MATERIAIS NECESSRIOS


02 sensores de presso absoluta 250 kPa miniDIN;



01 sistema de bombas hidrulicas associadas em srie;



02 cabos RCA/RCA;

O1 calha com hidroduto com T redutor para sensor;


01 calha com hidroduto longo;

O1 calha com hidroduto longo com T redutor para sensor e

registro;


O 1 mangueira com dutos rgidos para engate em conexo rpida;

01 bandeja plstica;

O 1 rgua longa O - 1000 mm magntica;

12.2. MONTAGEM

38

12.3. ATIVIDADES


controlador da bomba 1 no nvel 7 da escala. Ligamos o controlador da bomba

1 e deixamos o sistema retirar todo o ar da tubulao. Logo aps deligamos a

bomba, da regulamos a vazo para a bomba 1 e 2 no nvel 5 dos

controladores da bomba. Ligamos apenas a bomba 1 e anotamos o valor da

coluna de gua que o sistema permite alcanar, da ligamos a bomba 2 e

anotamos o valor. Utilizando a mesma montagem anterior, substitumos a calha

com hidroduto longo pela calha com hidroduto longo com T redutor para sensor

e registro e conectamos a sada do medidor de vazo. Conectamos o outro

sensor na calha com hidroduto longo com T redutor para sensor e registro.

Ligue as bombas 1 e 2 no nvel 5 e inicie o fechamento gradativo do registro da

calha.

39

13. A CURVA CARACTERSTICA DE BOMBAS HIDRULICAS ASSOCIADAS EM SRIE, EQ879D.



02 sensores de presso absoluta 250 kPa;



01 sistema de bombas hidrulicas associadas em srie;



02 cabos RCA/RCA;

01 calha com hidroduto com T redutor para sensor;


01 calha com hidroduto longo com T redutor para sensor e

registro;



01 bandeja plstica;


13.2. MONTAGEM

40

13.3. ATIVIDADES Ligamos as fontes de alimentao rede eltrica e regulamos o

controlador da bomba 1 no nvel 7 da escala, depois ligamos o controlador da

bomba 1 e deixamos o sistema retirar todo o ar da tubulao, logo aps

desligamos a bomba. Ajustamos os controladores das bombas no nvel 6,

deixamos o registro do hidroduto longo totalmente aberto e ligamos apenas a

bomba 1. Utilizamos o software CidepeLab para lermos os valores de presso

da bomba 1. Variamos o nvel do controlador e anotamos os valores, na tabela

abaixo, das presses e vazes (mostrada no medidor de vazo).


0,5 96 111 15

0,39 92 107 15

0,3 89 106 17

0,27 87 104 17

0 81 103 22

Tabela 19

Ajustamos a bomba 1 no nvel 6 e ligamos a bomba 2 (nvel 5).

Anotamos os valores de presso e vazo.


0,71 95 119 24

0,63 89 116 27

0,51 82 112 30

0,3 74 106 32

0 67 103 37

Tabela 20

41

13.4. GRFICOS

Grfico 1(uma) Bomba (nvel 6)

Grfico 2(duas) Bombas (nvel 6)

0

5

10

15

20

25

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

Vazo x Presso

Vazo x Presso

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 0,2 0,4 0,6 0,8

Vazo x Presso

Vazo x Presso

42

14. O FENMENO DA CAVITAO NUMA ASSOCIAO DE BOMBAS EM SRIE, EQ879D.


01 painel de hidrodinmica EQ879D com sistema de

sustentao;

01 sensor de presso absoluta 250 kPa;

01 cabo miniDIN-miniDIN;

02 cmaras transparentes com alinhadores ;

01 sistema de bombas hidrulicas associadas em

02 fontes chaveadas 12 v/ 3 A;


02 cabos RCA/RCA;

01 calha com hidroduto com T redutor para sensor;


01 calha com hidroduto longo;



01 bandeja plstica;


14.2. MONTAGEM

43

14.3. ATIVIDADES


controlador da bomba 1 no nvel 7 da escala, ligamos o controlador da bomba 1

e deixamos o sistema retirar todo o ar da tubulao, logo aps desligamos a

bomba. Regulamos os controladores das bombas 1 e 2 para o nvel 12.

Ligamos a bomba 1 e anotamos o valor de presso no interior do duto.

Presso 1 (kPa) Presso 2 (kPa) Presso (kPa)

92 151 59

Tabela 21

Giramos 45 o registro da cmara transparente e anotamos o valor da

presso no interior do duto.


64 121 57

Tabela 22

Ligamos a bomba 2, sem desligar a bomba 1 e observamos o que

estava ocorrendo no interior do duto, depois anotamos o valor da presso no

interior do duto.


31 141 110

Tabela 23

Fechamos completamente o registro e anotamos a presso no interior

do duto.

44


17 103 86

Tabela 24

O fenmeno ocorrido foi a cavitao. A cavitao um fenmeno que

ocorre em um lquido quando a velocidade de escoamento to elevada que a

presso cai abaixo da presso de vapor, o que provoca vaporizao e o

consequente aparecimento de bolhas no interior do fluxo. Essas bolhas

implodem assim que a velocidade do escoamento cai e a presso aumenta, o

que faz com que o lquido circundante seja violentamente agitado, gerando-se

ondas de choque que podem provocar danos microscpicos em objetos

prximos. Esses danos, ao longo do tempo, podem atingir dimenses

considerveis, por isso a cavitao , em geral, uma ocorrncia indesejvel.

Alm dos danos fsicos, a cavitao provoca outros efeitos indesejveis, como

rudo e vibrao na tubulao.

45

15. CONCLUSES

Com os ensaios realizados e atravs dos resultados obtidos por meios

de clculos e anlises pode-se concluir que o objetivo dos experimentos foi

alcanado. Acrescenta-se ainda como satisfatrio o fato de que o experimento

incumbiu aos seus realizadores estudar o assunto, o que proporcionou o

aprendizado da matria com xito.

46

16. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

[1] Robert W. Fox, Alan T. McDonald & Philip J. Pritchard, "Introduo

Mecnica dos Fluidos", 5 ed., LTC Editora.

[2] ENGEL Y. E CIMBALA J. McGrawHill, Mecnica dos Fluidos:

Fundamentos e Aplicaes, (2006).

[3] FRANK WHITE, McGrawHill, Mecnica dos Fluidos, 4 Ed. (1999).

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