O fluxo volumétrico permite que o volume de fluido que passa por uma seção do conduíte seja determinado e fornece uma medida da velocidade com que o fluido se move através dele. Portanto, sua medição é especialmente interessante em campos tão diversos como indústria, medicina, construção e pesquisa, entre outros..
No entanto, medir a velocidade de um fluido (seja um líquido, um gás ou uma mistura de ambos) não é tão simples quanto medir a velocidade de deslocamento de um corpo sólido. Portanto, acontece que para saber a velocidade de um fluido é necessário conhecer o seu fluxo..
Essa e muitas outras questões relacionadas aos fluidos são tratadas pelo ramo da física conhecido como mecânica dos fluidos. O fluxo é definido como a quantidade de fluido que passa por uma seção de um conduto, seja um oleoduto, um oleoduto, um rio, um canal, um conduto de sangue, etc., levando em consideração uma unidade temporal.
Geralmente é calculado o volume que passa por uma determinada área em uma unidade de tempo, também chamado de fluxo volumétrico. A massa ou fluxo de massa que passa por uma determinada área em um momento específico também é definido, embora seja usado com menos frequência do que o fluxo volumétrico..
A vazão volumétrica é representada pela letra Q. Para os casos em que o fluxo se move perpendicularmente à seção do condutor, é determinado com a seguinte fórmula:
Q = A = V / t
Nessa fórmula, A é a seção do condutor (é a velocidade média do fluido), V é o volume e t é o tempo. Já que no sistema internacional a área ou seção do condutor é medida em mdois e a velocidade em m / s, o fluxo é medido m3/ s.
Para os casos em que a velocidade de deslocamento do fluido cria um ângulo θ com a direção perpendicular à seção de superfície A, a expressão para determinar a taxa de fluxo é a seguinte:
Q = A cos θ
Isso é consistente com a equação anterior, pois quando o fluxo é perpendicular à área A, θ = 0 e, portanto, cos θ = 1.
As equações acima só são verdadeiras se a velocidade do fluido for uniforme e se a área da seção for plana. Caso contrário, o fluxo volumétrico é calculado por meio do seguinte integral:
Q = ∫∫s v d S
Neste dS integral está o vetor de superfície, determinado pela seguinte expressão:
dS = n dS
Lá, n é o vetor unitário normal à superfície do duto e dS um elemento diferencial de superfície.
Uma característica dos fluidos incompressíveis é que a massa do fluido é conservada por meio de duas seções. Por este motivo, a equação de continuidade é satisfeita, que estabelece a seguinte relação:
ρ1 PARA1 V1 = ρdois PARAdois Vdois
Nesta equação ρ é a densidade do fluido.
Para os casos de regimes em fluxo permanente, nos quais a densidade é constante e, portanto, é verdade que ρ1 = ρdois, resume-se à seguinte expressão:
PARA1 V1 = Adois Vdois
Isso equivale a afirmar que o fluxo é conservado e, portanto:
Q1 = Qdois.
A partir da observação acima, segue-se que os fluidos aceleram quando alcançam uma seção mais estreita de um conduto, enquanto eles desaceleram quando alcançam uma seção mais larga de um conduto. Este fato tem aplicações práticas interessantes, pois permite brincar com a velocidade de movimento de um fluido..
O princípio de Bernoulli determina que, para um fluido ideal (isto é, um fluido que não tem viscosidade nem atrito) que se move em circulação através de um conduto fechado, sua energia permanece constante durante todo o seu deslocamento..
Em última análise, o princípio de Bernoulli nada mais é do que a formulação da Lei de Conservação de Energia para o escoamento de um fluido. Assim, a equação de Bernoulli pode ser formulada da seguinte forma:
h + vdois / 2g + P / ρg = constante
Nesta equação, h é a altura eg é a aceleração da gravidade.
A equação de Bernoulli leva em consideração a energia de um fluido em qualquer momento, uma energia composta por três componentes.
Neste caso, a equação de Bernoulli é expressa da seguinte forma:
h ρ g + (vdois ρ) / 2 + P = constante
Logicamente, no caso de um fluido real a expressão da equação de Bernoulli não se cumpre, pois as perdas por atrito ocorrem no deslocamento do fluido e é necessário recorrer a uma equação mais complexa..
O fluxo volumétrico será afetado se houver uma obstrução no duto.
Além disso, a vazão volumétrica também pode mudar devido a variações de temperatura e pressão no fluido real que se move através de um conduto, especialmente se este for um gás, uma vez que o volume que um gás ocupa varia em função da temperatura e pressão no.
Um método realmente simples de medir o fluxo volumétrico é deixar um fluido fluir para um tanque de medição por um período de tempo especificado..
Esse método geralmente não é muito prático, mas a verdade é que é extremamente simples e muito ilustrativo entender o significado e a importância de saber a taxa de fluxo de um fluido..
Desta forma, o fluido pode fluir para um tanque de medição por um período de tempo, o volume acumulado é medido e o resultado obtido é dividido pelo tempo decorrido.
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