Hidraulica basica

Informaçoes teoricas basicas de hidraulica, com calculos e exemplos.

Hidraulica basica

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Bomba Hidraulica de Engrenagens

O video mostra o funcionamento de uma bomba hidraulica por engrenagens, mostrando o trajeto que o fluido percorre no engrenamento.

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Este video mostra o funcionamento de uma bomba hidraulica por engrenagens, mostrando o trajeto que o fluido percorre no engrenamento.

Medidas de Pressão Atmosférica

A pressão atmosférica pode ser definida como a força exercida pela atmosfera sobre a superfície a ser considerada e é medida por barômetros. Como exemplo, apesar de não nos percebermos disso, o corpo humano suporta em média (ao nível do mar) cerca de 15 toneladas.

Há dois tipos básicos de barômetros: mercúrio e aneróide. Basicamente os barômetros são constiuídos de um mostrador com as indicações necessárias a determinação da pressão.

O mais preciso é o Barômetro de mercúrio, inventado pelo físico Evangelista Torricelli em 1643 e funciona porque o ar tem peso. Desde então o instrumento passou por constante aperfeiçoamento e ganhou grande precisão precisão, tornando-se imprescindível nas estações meteorológicas.

Consiste de um tubo de vidro com quase 1 m de comprimento, fechado numa extremidade e aberto noutra, e preenchido com mercúrio (Hg). A extremidade aberta do tubo é invertida num pequeno recipiente aberto com mercúrio (conforme figura abaixo). A coluna de mercúrio desce para dentro do recipiente até que o peso da coluna de mercúrio iguale o peso de uma coluna de ar de igual diâmetro, que se estende da superfície até o topo da atmosfera. Portanto, o comprimento da coluna de mercúrio, torna-se uma medida da pressão atmosférica.

Assim, a pressão pode ser calculada, multiplicando-se o peso da coluna de mercúrio pela densidade do mercúrio e pela aceleração da gravidade. Ao nível do mar, a pressão atmosférica média é cerca de 760 mmHg, ou 15 libras por polegada quadrada ou ainda 29,9 polegadas de mercúrio. Isto é equivalente a 101,3 quilopascals, a unidade de pressão utilizada pelos meteorologistas.

Barômetro de mercúrio

O barômetro de aneróide - sem líquido - é menos preciso, porém mais portátil que o barômetro de mercúrio. Consiste na maioria dos barômetros.

Foi inventado em 1843 e são formados por uma pequena câmara de metal parcialmente evacuada (figura abaixo), com um lado fixo e outro ligado à uma mola no seu interior para evitar que a câmara se abra. O lado móvel se comprime quando a pressão cresce e se expande quando a pressão diminui. Estes movimentos ocasionados pelo lado móvel são transmitidos a um ponteiro sobre um mostrador que está calibrado em unidades de pressão.

Aneróides são são frequentemente usados em barógrafos (ou barômetro de registro automático), instrumentos constituídos por um cilindro que gravam continuamente mudanças de pressão, por meio de uma pena fixa no ponteiro do instrumento. Como a pressão do ar diminui com a altitude, um barômetro aneróide pode ser calibrado para fornecer altitudes. Tal instrumento é um altímetro.

A unidade padrão de pressão no Sistema Internacional (SI) é o Pascal (PA = 1 Newton/ 1 m²). Meteorologistas tem usado tradicionalmente a unidade milibar (1 mb = 100 Pa), mas a unidade Pa é cada vez mais adotada. Utiliza-se ainda a unidade milímetros de mercúrio (mmHg) ou polegadas de mercúrio.

A pressão média do ar ao nível do mar é 101,325 kPa ou 1013,25 mb ou 760 mmHg e o intervalo usual de variação está entre 970 mb até 1050 mb. Contudo, já se mediu até 870 mb (no olho do furacão Tip, em 12/10/79) e 1083,8 mb (em Ágata, na Sibéria, em 31/12/68, associada a uma massa de ar muito fria).

Barômetros aneróides são usados a bordo de navios e em todas as estações climáticas.

TIPOS DE PRESSÃO

Pressão atmosférica

É a força exercida pela atmosfera na superfície terrestre. Esta força equivale ao peso dos gases que estão presentes no ar e que compõem a atmosfera.

A pressão atmosférica pode variar de um lugar para o outro, em função da altitude e das condições meteorológicas (como a umidade e a densidade do ar). Ao nível do mar esta pressão é aproximadamente de 760 mmHg, ou 1 atm. Quanto mais alto o local, mais rarefeito é o ar e, portanto, menor a pressão atmosférica.

O instrumento que mede a pressão atmosférica é o barômetro.

Pressão relativa

É determinada tomando-se como referência a pressão atmosférica local. Para medi-la, usam-se instrumentos denominados manômetros; por essa razão, a pressão relativa é também chamada de pressão manométrica. A maioria dos manômetros é calibrada em zero para a pressão atmosférica local. Assim, a leitura do manômetro pode ser positiva (quando indica o valor da pressão acima da pressão atmosférica local) ou negativa (quando se tem um vácuo). Quando se fala em pressão de uma tubulação de gás, refere-se à pressão relativa ou manométrica.

Pressão absoluta

É a soma da pressão relativa e atmosférica. No vácuo absoluto, a pressão absoluta é zero e, a partir daí, será sempre positiva.

Importante: Ao se exprimir um valor de pressão, deve-se determinar se a pressão é relativa ou absoluta.

Exemplo:

3 Kgf/cm2 ABS - Pressão Absoluta

4 Kgf/cm2 - Pressão Relativa

O fato de se omitir esta informação na indústria significa que a maior parte dos instrumentos mede pressão relativa.

Pressão negativa ou Vácuo

É quando um sistema tem pressão relativa menor que a pressão atmosférica.

Diagrama comparativo

Pressão diferencial

É a diferença entre 2 pressões, sendo representada pelo símbolo P (delta P). Essa diferença de pressão normalmente é utilizada para medir vazão, nível, pressão, etc.

Pressão estática

É o peso exercido por um líquido em repouso ou que esteja fluindo perpendicularmente a tomada de impulso, por unidade de área exercida.

Pressão dinâmica ou cinética

É a pressão exercida por um fluído em movimento. É medida fazendo a tomada de impulso de tal forma que recebe o impacto do fluxo.

Tipos de Medidores de Pressão

Manômetros Padrão

É o instrumento de calibração mais frequentemente usado. Ele é montado em uma bomba comparadora hidráulica ou pneumática e serve como padrão para o manômetro submetido à calibração.

Os manômetros padrão devem ter alta precisão, pois são utilizados como padrão para a calibração de manômetros industriais.

Manômetros tipo coluna líquida em"U"

Utilizado para calibrar medidores de pressão pequena. O uso da coluna líquida para a medição de pressão se baseia no princípio que uma pressão aplicada suporta uma coluna líquida contra a atração gavitacional. Quanto maior a pressão, maior a coluna líquida suportada.

A unidade de pressão da coluna líquida é o comprimento. Água e mercúrio são os líquidos mais usados; a água por ser o mais disponível e o mercúrio por ter uma altíssima densidade e como consequência, implicar em pequenas alturas de coluna. Para melhorar a precisão devem ser considerados os seguintes parâmetros:

a expansão da escala graduada;

valor exato da aceleração da gravidade local;

não verticalidade do tubo;

dificuldade da leitura do menisco do líquido formado pela capilaridade;

densidade do fluido; cuja pressão em "U" pode ter várias formas, para aumentar sua precisão, como manômetro com poço, com escala inclinada e com micrômetro.

Manômetro tipo peso morto

O manômetro tipo peso morto opera sob o princípio de se suportar um peso (força) conhecido por meio de uma pressão agindo sobre uma área conhecida. Isso satisfaz a definição de um padrão primário baseado em massa, comprimento e tempo.

Os pesos para um dado instrumento de teste são normalmente identificados em termos de pressão, em vez de peso.

Manômetros Mecânicos

A pressão é determinada pelo balanço de um sensor contra uma força desconhecida. Isto pode ser feito por outra pressão (balanço de pressão) ou força (balanço de força).

Os sensores a balanço de força mais usados são aqueles que requerem deformação elástica, como Bourdon, Foles e Diafragmas. Os sensores a balanço mais conhecidos são o Manômetro de Coluna Líquida e o Detector de Peso Morto.

Manômetro tipo Tubo Bourdon

O Tubo de Bourdon consiste em um tubo com seção oval, que poderá estar disposto em forma de "C", espiral ou helicoidal, tem uma de suas extremidades fechada, estando a outra aberta à pressão a ser medida.

Com a pressão agindo em seu interior, o tubo tende a tomar uma seção circular resultando um movimento em sua extremidade fechada. Esse movimento através de engrenagens é transmitido a um ponteiro que irá indicar uma medida de pressão em uma escala graduada. Este elemento não é adequado para baixas pressões, vácuo ou medições compostas (pressões negativa e positiva), porque o gradiente da mola do tubo Bourdon é muito pequeno para medições menores que 200 kPa.

A precisão dos dispositivos é uma função do diâmetro do tubo de Bourdon, da qualidade do projeto e dos procedimentos de calibração. Ela varia de 0,1% a 5% da amplitude de faixa, com a maioria cainda na faixa de 1%.

Manômetro tipo Diafragma

Diafragma é um disco circular utilizado para medir pressões geralmente de pequenas amplitudes. É uma membrana fina de material elástico, metálico ou não, que fica sempre oposta à uma mola.

Ao aplicar-se uma pressão no diafragma causará um deslocamento do mesmo até um ponto onde a força da mola se equilibrará com a força elástica do diafragma. Este deslocamento resultante é transmitido a um ponteiro que mostra a medição efetuada.

Em geral os materiais utilizados na confecção de diafragma são aço inoxidável (com resistência à corrosão), tântalo, latão, bronze fosforoso, monel, neoprene e teflon.

Manômetros tipo Fole

Fole é um dispositivo que possui rugas no círculo exterior que, ao se aplicar pressões no sentido do eixo se expando ou se contrai. As desvantagens do fole são sua dependência das variações da temperatura ambiente e sua fragilidade em ambientes pesados de trabalho.

Como a cápsula de diafragma, o fole pode ser usado para medir pressões absolutas e relativas e em sistemas de balanço de movimentos ou de forças eixo. Como a resistência à pressão é limitada, é usada para baixa pressão.

Tensão de Cisalhamento em fluidos

Mecanica de fluidos - Viscosidade

Esta experiência consiste em determinar a viscosidade de um líquido a partir da velocidade terminal de várias esferas.
A viscosidade de um líquido torna-o mais ou menos apropriado para certos fins.
Medem-se as massas volúmicas da esfera e do líquido.
Deixa-se cair a esfera dentro do detergente que estava dentro da proveta de 1.5L e aguarda-se que esta atinja a sua velocidade terminal e de seguida mede-se a distância percorrida e o tempo para se calcular a velocidade média.
Depois a partir de uma formula calculamos a viscosidade.