Propriedades dos fluidos

PROPRIEDADES DOS FLUIDOS

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 recipiente que o contém.

CLASSIFICAÇÃO:

Os fluídos podem ser classificados em:

• Líquidos e

• Gasosos.

Dentre os principais fluidos empregados líquidos e gasosos, estão:

• Água,

• Ar,

• Vapor de água,

• Gases de combustão,

• Fluídos refrigerantes.

Água e Vapor de Água são fluídos muito empregados industrialmente, de uma forma prática, os líquidos são aqueles que, quando colocados num recipiente a determinada 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:

O comportamento dos líquidos e gases é análogo apenas em dutos fechados, não sendo observado este comportamento em canais.

De forma geral:

• Os sólidos: oferecem grande resistência a 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.

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 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 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.

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 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 () [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.

=1/ ρ

• Peso Específico () [kgf/m³]=kg.m/s²

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.

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.

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 ou Dinâmica (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 velocidade perpendicular a direção do escoamento.

• Cinemática () [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.

Pressão podem ser do tipo:

• Pressão Absoluta (Pabs): medida com relação a pressão zero absoluto.

• Pressão Manométrica (Pman): medida com relação a pressão atmosférica local.

• Pressão Atmosférica Padrão (Patm): é a pressão média ao nível do mar.

Relação de Pressões: Pabs = Pman + Patm

• 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