Fluxo de Fluidos: Tipos, Pressão e Instrumentos

Tipos de Fluxo de Fluidos Inviscidos:

• Fluxo Laminar: Fluxo sem mistura significativa de partículas, mas com cisalhamento viscoso significativo. Um corante injetado não se mistura com o fluido, exceto pela atividade molecular, mantendo sua identidade por um período relativamente longo.
• Fluxo Turbulento: O fluxo varia irregularmente, com variações aleatórias. Um corante injetado se mistura imediatamente devido ao movimento aleatório das partículas.

Tipos de Pressão:

• Pressão Estática: A pressão geralmente é expressa como pressão manométrica.
• Pressão Dinâmica: Quando fluidos se movem em um duto, a inércia do movimento causa um aumento na pressão estática ao atingir uma área perpendicular ao movimento. Essa força é produzida pela pressão dinâmica, que depende da velocidade e da densidade do fluido.
• Pressão Total: Também chamada de pressão de estagnação, é a pressão em um ponto de estagnação.

Medição de Fluxo:

• Tubo de Pitot: O fluxo no tubo de Pitot está relacionado à diferença entre a pressão dinâmica (pressão estática mais "alta velocidade") e a pressão estática. O orifício central mede a pressão dinâmica, e os orifícios laterais medem a pressão estática. Seu uso é comum quando não se aceitam perdas de carga na instalação. O fluxo é obtido através da velocidade e da seção transversal do tubo; a diferença de pressão fornece informações sobre a velocidade no ponto de medição. Essa velocidade só será representativa do fluxo se for constante em toda a seção.
• Hidrômetro: Um hidrômetro é um instrumento para determinar a densidade relativa de líquidos sem calcular sua massa e volume. Geralmente feito de vidro, consiste em um cilindro oco com um bulbo pesado para flutuar verticalmente. O hidrômetro é introduzido no líquido até flutuar livremente. A densidade é lida na escala onde a superfície do líquido toca o cilindro. Os hidrômetros geralmente contêm uma escala de papel para leitura direta da densidade (g/cm³). Baseia-se no princípio da flutuabilidade. Na água, a leitura é 1,0.

Cavitação: É uma queda súbita na pressão abaixo da pressão de vapor do líquido, devido a mudanças bruscas na velocidade de fluxo ou a um efeito de vácuo parcial (ex: colunas de líquido grandes e bombas). Essa queda de pressão causa a formação de bolhas de vapor, que viajam até que a pressão seja restaurada, causando uma implosão. Os elementos mais danificados são hélices, bombas, turbinas hidráulicas, lemes de navios, etc. Não é fácil evitar a cavitação, pois, em muitos casos, o meio líquido não pode ser controlado. Nesses casos, modifica-se a geometria dos elementos e/ou faz-se um projeto cuidadoso dos equipamentos.

Comparação: Bernoulli vs. Equação da Energia (EG): A equação de Bernoulli, derivada da segunda lei de Newton, é válida para uma linha de corrente. A EG, derivada da primeira lei da termodinâmica, é válida entre duas seções de um fluxo de fluido.