Como todos sabem, trabalho na Parker Hannifin que é a fabricante diversificada líder mundial em tecnologias e sistemas de movimento e controle, fornecendo soluções de engenharia de precisão para uma grande variedade de mercados móveis, industriais e aeroespaciais.
Trabalho na Divisão Hidráulica Industrial, desenvolvo soluções em Unidades Hidráulicas, meu dia à dia, trata de dimensionar sistemas Hidráulicos para as mais diversas aplicações e o guia básico que utilizo segue no link TECNOLOGIA HIDRÁULICA INDUSTRIAL- PARKER TRAINING - Apostila M2001-2 BR , selecione: "automation" e depois "training". Após é só selecionar o Catálogo de hidráulica Industrial.
Nesta apostila está um condensado, na sua parte inicial, de como o fluído de comporta estática e dinamicamente, de uma forma bem didática, para iniciantes na área, mas serve de base para a compreensão dos Fenômenos de Transporte que estudamos ao longo do 2° semestre de 2011.
Boa Leitura a todos.
domingo, 4 de dezembro de 2011
sábado, 3 de dezembro de 2011
Esta máquina tem como objetivo retirar a agua do couro. Este processo se dá através de um sistema de calandra. Ela possui 3 rolos, um superior e dois inferiores. Os rolos inferiores são apoiados em mancais e o superior é sustentado por dois cilindros que pressionam o rolo
contra os dois inferiores. A pressão exercida no rolo é ajustável manualmente pelos operadores de acordo com o couro que será enxugado.
O rolo superior também é responsável pelo transporte do couro da parte frontal para a parte traseira, por meio de um motor hidráulico eixo que é acoplado e faz o movimento de rotação.
Fenomenos de transporte na empresa que trabalho
Descarneadeira:
Esta máquina utiliza uma bomba
hidráulica para executar seus movimentos: abertura e fechamento, transporte(
rotação dos rolos que puxa o couro para fora da máquina ) e afiação do rolo de
navalhas através de motor hidráulico.
Para poder retirar a graxa e restos de
carne da pele o equipamento quando acionado para fechar exerce uma pressão entre
os rolos de navalha de transporte. Este
movimento é feito por dois cilindros hidráulico que operam simultâneamente e
estão intalados abaixo da mesa do sistema de abre/fecha.
Os rolos de transporte são tracionados
por motores hidráulicos com regulagem de rotação por meio de reguladores de vazão.
No link podemos ver um vídeo que mostra
o equipamento em operação.
http://www.youtube.com/watch?feature=endscreen&NR=1&v=ZgrOw2oPPlw
Teorema de Buckingham ou dos π
“Enunciado
da relação entre uma função expressa em termos de parâmetros adimensionais e
uma função correlata expressa em termos de parâmetros adimensionais”
PASSO 1: Liste
todos os parâmetros envolvidos. Define-se n como o número de parâmetros
envolvidos;
PASSO 2:
Expresse estes parâmetros em termos das dimensões primárias. Define-se r como
o número de dimensões primárias presentes no problema;
PASSO 3:
Selecione da lista um número r de parâmetros que, em conjunto, incluam
todas as dimensões primárias. Tome cuidado para que estes parâmetros não sejam
linearmente dependentes. Existe a possibilidade de não ser possível selecionar r
parâmetros independentes. Neste caso, o número de parâmetros independentes,
m, deve ser considerado ao invés de r;
PASSO 4:
Estabeleça equações dimensionais combinando os parâmetros selecionados no passo
anterior com cada um dos outros parâmetros para formar grupos adimensionais. Geralmente,
o número de equações dimensionais é igual ao número de parâmetros menos o
número de dimensões primárias presentes no problema (n-r), a não
ser que r ≠ m. Neste caso, o número de equações dimensionais
deverá ser (n-m);
PASSO 5:
Resolva as equações para obter os grupos adimensionais;
PASSO 6: Verifique se
cada grupo obtido é adimensional.
http://ufpemecanica.files.wordpress.com/2011/07/anc3a1lise-dimensional-e-semelhanc3a7a-dinc3a2mica-corrigido.pdf
http://www.demec.ufmg.br/Grupos/Labbio/AnaliseDimensional.pdf
Tipos de perda de carga
• distribuída: se dá ao longo
do escoamento de dutos, de seção transversal de área constante, devido aos
atritos das próprias partículas do fluido entre si ou com as paredes. Essa
perda é considerável se tivermos trechos relativamente compridos dos dutos.
• singular, localizada ou menores:
ocorre em locais, chamados de acessórios, de uma instalação, nos quais o fluido
sofre perturbações bruscas no seu escoamento. Pode ser grande em trechos relativamente
curtos da instalação, como as perdas em válvulas, mudanças de direção,
expansões ou alongamentos bruscos, passagens divergentes, obstruções parciais,
Tê ou “T”, cotovelos, etc.
http://meusite.mackenzie.com.br/miriamtg/portfolio_FT_I/portfolio_BE_I_p2.pdf
No link abaixo tem um material bem
completo sobre perdas de carga, tem alguns exemplos de perdas de carga com
resolução de exercícios:
http://www.ufpe.br/ldpflu/capitulo8.pdf
A análise dimensional
A análise
dimensional permite a correlação de dados para a apresentação sucinta do
fenômeno estudado, usando o menor número possível de gráficos; também é
necessária e utilizada em estudos de semelhança dinâmica.
As
unidades são expressas utilizando apenas quatro grandezas básicas ou categorias
fundamentais:
- massa[M];
-
comprimento[L];
-
tempo[T] e
-
temperatura[θK]
As quatro grandezas básicas
representam as dimensões primárias que podem ser usadas para representar
qualquer outra grandeza;
Algumas dimensões de Grandezas Derivadas:
Perda de Carga Real e exemplos::
Perda de Carga
Real e exemplos:
Quando um líquido escoa de um ponto para outro no interior de um tubo, ocorrer sempre uma perda de energia, denominada perda de pressão (Sistemas de ventilação ou exaustão), ou perda de carga (Sistemas de bombeamento de líquidos). Esta perda de energia se dá devido principalmente ao atrito do fluído com uma camada estacionaria aderida à parede interna do tubo. O emprego de tubulações no transporte de fluídos pode ser realizado de duas formas: tubos fechados e canais abertos. Em suma, perda de carga é a energia perdida pela unidade de peso do fluido quando este escoa.
No cotidiano a perda de carga é muito utilizada, principalmente em instalações hidráulicas. Por exemplo, quanto maior as perdas de cargas em uma instalação de bombeamento, maior será o consumo de energia da bomba. Para estimar o consumo real de energia é necessário que o cálculo das perdas seja o mais preciso possível.
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| |
No caso de escoamentos reais, a preocupação principal são os efeitos do atrito. Estes provocam a queda da pressão, causando uma "perda", quando comparado com o caso ideal, sem atrito. Para simplificar a análise, a "perda" será dividida em distribuídas (devidas ao atrito em porções de área constante do sistema) e localizadas (devidas ao atrito através de válvulas, tês, cotovelos e outras porções do sistema de área não-constante). (...) Como os dutos de seção circular são os mais comuns nas aplicações de engenharia, a análise básica será feita para geometria circular. Os resultados podem ser estendidos a outras formas pela introdução do diâmetro hidráulico, (...) A perda de carga total (Hp) é considerada como a soma das perdas distribuídas (hf) devidas aos efeitos de atrito no escoamento completamente desenvolvido em tubos de seção constante, com as perdas localizadas (hs) devidas a entradas, acessórios, mudanças de área etc. Conseqüentemente, consideramos as perdas distribuídas e localizadas em separado".
TIPOS DE PERDAS
Podemos classificar as perdas de duas formas: Perdas de carga distribuídas ou Primárias e Perdas de carga localizadas ou Secundárias. A perda de carga total é considerada como a soma das perdas.
A perda de carga distribuída se deve aos efeitos do atrito no escoamento completamente desenvolvido em tubos de seção constante. Já a perda de carga localizada se deve ao fato dos vários acessórios que uma tubulação deve conter como: válvulas, registros, luvas, curvas, etc.
2.1 Perda de cargas distribuídas
"Poucos problemas mereceram tanta atenção ou foram tão investigados quanto o da determinação das perdas de carga nas canalizações. As dificuldades que se apresentam ao estudo analítico da questão são tantas que levaram os pesquisadores às investigações experimentais"
Curiosidade:
Assim foi que meados do século 19 os engenheiros hidráulicos Remi P.G. Darcy (1803-1858) e Julius Weisbach (1806-1871), após inúmeras experiências estabeleceram uma das melhores equações empíricas para o cálculo da perda de carga distribuída ao longo das tubulações, porém foi só em 1946 que Rouse vem a chamá-la de "Darcy-Weisbach", porém este nome não se torna universal até perto de 1980. A equação de Darcy-Weisbach é também conhecida por fórmula Universal para cálculo da perda de carga distribuída.
A parede dos dutos retilíneos causa uma perda de pressão distribuída ao longo do comprimento do tubo, fazendo com que a pressão total vá diminuindo gradativamente ao longo do comprimento.
2.2 Perda de cargas localizadas
Como dito anteriormente, o escoamento num sistema de tubos pode necessitar passar por uma diversidade de acessórios, curvas ou mudanças súbitas de área. Perdas de carga adicionais são encontradas, sobretudo, como resultado da separação do escoamento. A energia é eventualmente dissipada pela mistura violenta nas zonas separadas. Essas perdas serão menores e denominadas perdas localizadas se o sistema consistir em longos trechos de seção constante.
Este tipo de perda de carga ocorre sempre que o escoamento do fluido sofre algum tipo de perturbação, causada, por exemplo, por modificações na seção do conduto ou em sua direção. Tais perturbações causam o aparecimento ou o aumento de turbulências, responsáveis pela dissipação adicional de energia. As perdas de carga nesses locais são chamadas de perdas de carga localizadas, ou perdas de carga acidentais, ou perdas de carga locais, ou ainda, perdas de carga singulares. Alguns autores denominam as mudanças de direção ou de seção de singularidades.
Em suma, pode-se dizer que este tipo de perda é causado pelos acessórios de canalização isto é, as diversas peças necessárias para a montagem da tubulação e para o controle do fluxo do escoamento, que provocam variação brusca da velocidade, em módulo ou direção, intensificando a perda de energia nos pontos onde estão localizadas. O escoamento sofre perturbações bruscas em pontos da instalação tais como em válvulas, curvas, reduções, expansões, emendas entre outros.
Cada componente apresenta um valor específico de perda de carga
Figuras
Em um sistema para identificar a perda de carga total somamos a Perda de carga distribuída mais Perda de Carga Localizada. Representada pela fórmula:
Hp1-2 = Hpd + Hpl
3.1 Perda de carga distribuída
Para o cálculo desta perda pode-se utilizar inúmeras expressões que foram determinadas experimentalmente, porém aqui citarei a Fórmula Universal ou de Darcy-Weisbach:
| Hpd = λ | L . V2 |
| D | 2g |
Onde: L comprimento do tubo
D diâmetro do tubo V velocidade média do escoamento do fluido g aceleração da gravidade λ fator de resistência ao escoamento ou fator de atrito, que pode ser obtido da nas fórmulas a seguir (regime laminar ou turbulento).
É conveniente relembrar que um escoamento pode ser classificado duas formas, turbulento ou laminar. No escoamento laminar há um caminhamento disciplinado das partículas fluidas, seguindo trajetórias regulares, sendo que as trajetórias de duas partículas vizinhas não se cruzam. Já no escoamento turbulento a velocidade num dado ponto varia constantemente em grandeza e direção, com trajetórias irregulares, e podendo uma mesma partícula ora localizar-se próxima do eixo do tubo, ora próxima da parede do tubo.
Em geral, o regime de escoamento na condução de fluídos no interior de tubulações é turbulento, exceto em situações especiais, tais como escoamento a baixíssimas vazões e velocidades.
λ para escoamento em regime laminar: lembrar também que se Re<2000 o escoamento é laminar e o coeficiente de atrito independe da rugosidade, sendo:
|
| Re |
λ = 64 λ para escoamento em regime turbulento onde Re>2000 : existirá a necessidade de calcular a rugosidade específica e utilizar o Diagrama de Moody com ε/D e Re.
o Diagrama de Moody (há possibilidade de utilização de programas computacionais para obter-se este valor) Como:
| µ | D |
λ = f (ρ . V . D, k ) ou seja, λ é função do número de Reynolds e da rugosidade relativa (k/D), estas informações devem ser levantadas. Onde: k= Rugosidade absoluta.
Muitas vezes o escoamento não ocorrerá em uma tubulação que apresentam seção circular, desta forma devemos utilizar o diâmetro hidráulico para cálculo do número de Reynolds, da rugosidade relativa e das perdas primárias.
Dh = 4 . A P Onde:
A= real da seção transversal. P= Perímetro da seção
Para o cálculo das perdas de carga localizadas podemos utilizar a seguinte fórmula, que depende das dimensões e do tipo de material. Componentes com valores de ζ Tabelados..
Curiosidade::
Tabela de Cálculo da perda de carga
em tubulações
1604Devido a viscosidade e a capacidade da bomba, é possível determinar, mediante a tabela, a perda de carga para cada 100 m de
tubulação. Estabelece-se, nas escalas de viscosidade, capacidade e diâmetro interno do tubo, os valores correspondentes V, Q e D.
Unir os pontos V e Q com uma reta que cruza sobre a linha “índice” e o ponto de intersecção é o ponto I.
Traçar deste ponto I, uma reta que passe por D até que se encontre com a escala da perda de carga no ponto P; o valor correspondente
representa a perda de carga ao comprimento de 100 m de tubulação.
EXEMPLO: uma tubulação percorrida por um fluído de 150 cSt. de viscosidade, com uma vazão de 200 l/min e com um diâmetro de
40 mm, tenderá a uma perda de carga de 1 kg/cm2 por cada 100 m de comprimento.
A Figura ficou muito ruim mas pode ser visualizada em
http://www.verion.com.br/pdfs/productos/p-R-TABELAS-04.pdf
Referencias
http://www.verion.com.br/pdfs/productos/p-R-TABELAS-04.pdf
http://pt.wikibooks.org/wiki/Mec%C3%A2nica_dos_fluidos/C%C3%A1lculo_da_perda_de_carga_em_tubula%C3%A7%C3%B5es
http://www.ebah.com.br/content/ABAAAARx8AJ/perda-carga-fenomenos-transporte
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