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Comandos Hidro-Pneumáticos

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Apresentação em tema: "Comandos Hidro-Pneumáticos"— Transcrição da apresentação:

1 Comandos Hidro-Pneumáticos
I - Fundamentos Básicos da Mecânica dos Fluidos

2 1. Conceitos Hidráulico → líquido (em geral: óleo) Pneumático → ar
Mecânica dos Fluidos → estuda os fluidos em repouso ou movimento Fluidos → substâncias que escoam facilmente (mais usadas: ar comprimido e óleo)

3 2. Campo de aplicação Freios e direção nos carros (H)
Trem de pouso nos aviões (H) Rompedor de concreto/asfalto (P) Retro-escavadeira (H) Turbo-compressor (P) Gasodutos (P) e oleodutos (H) Acionamento de válvulas (P ou H)

4 3. Grandezas importantes
Massa específica ou densidade absoluta ρ = m / V [kg/m³; g/cm³; g/l; etc.] ρágua = 1 g/cm³ (a 4°C e 1 atm) ρHg = 13,55 g/cm³ ρar = 0,00129 g/cm³ ρetanol = 0,79 g/cm³ ρAu = 19,3 g/cm³

5 c) Densidade relativa de um fluido (adimensional)
b) Peso específico ץ = P / V [N/m³; kgf/m³; etc.] Relação entre ץ e ρ: ץ = ρ . g (demonstre) c) Densidade relativa de um fluido (adimensional) d = ץfluido / ץágua = ρfluido / ρágua

6 d) Pressão P = F / A [no SI: N/m² = Pascal = Pa]
Relações entre unidades: 1 atm = 105 N/m² = 1,033 kgf/cm² = 10,33 m.c.a = 760 mm Hg = 14,7 psi (lbf/pol²)

7 Designações de pressão:
Pabs → referência é o vácuo absoluto Prel → medida em relação a Patm local Pressão barométrica → Patm local Patm padrão ou normal → ao nível do mar _________________________Pabs _________________________Patm _________________________Vácuo

8 A Pressão Atmosférica Atua em Todos os Pressão Atmosférica
Sentidos e Direções 0,710 kgf/cm 1,033 kgf/cm Medição da Pressão Atmosférica Experimento de Torricelli 1,067 kgf/cm Altitude(metros) Pressão atmosférica (cmHg) 76 500 72 1000 67 2000 60 3000 53 4000 47 5000 41 6000 36 7000 31 8000 27 9000 24 10000 21

9 e) Viscosidade → resistência do fluido ao escoamento
Viscosidade absoluta ou dinâmica → μ [N.s/m²] Viscosidade cinemática → ν = μ / ρ [m²/s]

10 4. Hidrostática 4.1 Teorema fundamental (Stevin)
P2 = P1 + ץ.h ou P2 = P1 + ρ.g.h Pressão hidrostática → Pefe = ρ.g.h Patm                                              

11 4.2 Princípio de Pascal “A pressão num ponto em um fluido estático ou em movimento é igual em todas as direções”. P = p F/ A = f / a → F = f . A / a

12 Pascal aplicação: Prensa hidráulica

13 4.3 Princípio de Arquimedes
“Todo corpo mergulhado num líquido recebe deste a aplicação de uma força de baixo p/ cima denominada empuxo”. E = ρL . VLD . g ou E = m . g → o empuxo é igual ao peso do fluido deslocado.

14 Arquimedes: aplicações

15 5. Hidrodinâmica 5.1 Tipos de escoamento
Laminar: partículas movem-se em trajetórias suaves (lâminas ou camadas) com cada camada deslizando sobre outra adjacente. Turbulento: partículas movem-se em trajetórias irregulares. São os mais frequentes na prática.

16 Experiência de Reynolds
Regimes de escoamento Experiência de Reynolds

17 Fluxo em regime laminar Fluxo em regime turbulento
Regimes de escoamento Fluxo em regime laminar Fluxo em regime turbulento

18 Número de Reynolds Na qual: V = velocidade do fluido (m/s);
O estabelecimento do regime de escoamento depende do valor de uma expressão adimensional, denominado número de Reynolds (Re). Na qual: V = velocidade do fluido (m/s); D = diâmetro da canalização (m); = viscosidade cinemática (m2/s). ρ = densidade (kg/m³) μ = viscosidade absoluta (N.s/m²)

19 Regimes de escoamento Re < 2.000  regime laminar
2000 < Re < 4000  zona de transição Re >  regime turbulento

20 - Não-uniforme ou variado: velocidades variam em cada seção.
5.1 Tipos de Escoamento c) Permanente: qualquer ponto fixo no fluido tem grandezas (ץ, T) e condições (V, a, p) constantes. Pode ser: - Uniforme: velocidade é constante em valor e direção. Trajetórias são retilíneas e paralelas. - Não-uniforme ou variado: velocidades variam em cada seção.

21 5.2 Equação da Continuidade (Princípio da Conservação da Massa)
Vazão → Q = A.v [m³/s] Em escoamento permanente é constante a vazão de fluido Q1 = Q2 A1.v1 = A2.v2

22 5.3 Teorema de Bernoullli (Princípio da Conservação da Energia)
Z1 + P1/ץ + V1²/2g = Z2 + P2/ץ + V2²/2g + PC1-2 Z1 e Z2 → energia de posição ou potencial P1/ץ e P2/ץ → altura piezométrica (energia de pressão) V1²/2g e V2²/2g → energia cinética PC1-2 → energia da perda de carga entre 1 e 2

23 5.4 Perdas de Carga Energia dissipa-se em forma de calor. Causas: - atrito interno - atrito devido à rugosidade do duto - perturbações no fluxo Tipos: Por atrito Localizada

24 Perda de carga por atrito (PCa)
Ocorre em toda a extensão do conduto e é devida às características do fluido, principalmente a viscosidade cinemática. Como calcular: - Expressão de Hazen-Willians (para D > 50mm)

25 Fórmula universal (Darcy-Weisbach)
b) Perda de carga localizada (PCL) Devidas aos obstáculos (curvas, derivações, ramais, reduções, ampliações, entradas e saídas) no duto e quando há mudanças bruscas na velocidade.

26 Fórmula de Hazen-Willians
CONDUTOS SOB PRESSÃO Fórmula de Hazen-Willians (recomendada para diâmetros acima de 50 mm) Q = vazão ou descarga (m3/s); V = velocidade média do líquido no tubo (m/s); D = diâmetro do tubo (m); j = perda de carga unitária (mH2O/m linear de tubo); C = Coeficiente de rugosidade do tubo.


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