3.9 - Classificação dos Escoamentos Incompressíveis

A classificação dos escoamentos incompressíveis é obtida em função do deslocamento transversal de massa e pode ser a seguinte :

• laminar → deslocamento transversal de massa desprezível, o que implica dizer que o escoamento se dá em lâminas, onde temos predominância das forças viscosas;

• turbulento → o deslocamento transversal de massa é predominante e o escoamento se dá em turbilhões, onde a força viscosa é desprezível em relação à força de inércia;

• transição → que representa a passagem do escoamento laminar para o turbulento ou vice-versa.

A classificação do escoamento incompressível é fundamental para o seu estudo e pode ser obtida através do número adimensional denominado de número de Reynolds, que é representado pela equação 3.13.

Através das experiências realizadas por Reynolds, este estabeleceu que:

• Re ≤ 2000 → tem-se o escoamento laminar;

• 2000 < Re < 2400 → tem-se o escoamento de transição; e

• Re ≥ 2400 tem-se o escoamento turbulento.

A classificação atual estabelecida pela ABNT difere um pouco da estabelecida por Reynolds e é a seguinte :

• Re ≤ 2000 escoamento laminar;

• 2000 < Re < 4000 → escoamento de transição; e

• Re ≥ 4000 escoamento turbulento.

Por outro lado, devemos salientar que a equação 3.13 apresenta a restrição de ser válida somente para um conduto forçado de seção transversal circular.

 3.10 - Conceito de diâmetro hidráulico (D_H) e raio hidráulico (R_H)

Os conceitos de diâmetro hidráulico e raio hidráulico além de generalizar as informações obtidas por Reynolds, são fundamentais para a determinação de vazão em canais como mostraremos mais adiante.

Para generalizar o número de Reynolds estabelecido inicialmente para um conduto forçado de seção transversal circular, introduz-se o conceito de diâmetro hidráulico (D_H), que para o conduto nas condições descritas anteriormente é igual ao diâmetro interno, mas que pode ser definido, tanto para o conduto forçado, como para o conduto livre e para qualquer tipo de seção transversal.

Imbuído deste objetivo, definiu-se o diâmetro hidráulico da seguinte forma:

onde se considera como perímetro molhado o perímetro formado pelo contato de fluido com superfície sólida.

Consideremos os seguintes exemplos:

1º) Conduto forçado de seção transversal circular de diâmetro interno igual a D.

Através deste exemplo, podemos generalizar o número de Reynolds, como é mostrado:

2º) Canal aberto com seção transversal retangular com dimensões mostradas na figura 3.10.

após definir o diâmetro hidráulico para o canal, pode-se calcular o seu número de Reynolds.

Após a conceituação do diâmetro hidráulico, definiu-se o raio hidráulico (R_H) , mostrado pela equação 3.16 a seguir.

Nota: A fotos a seguir procuram mostrar os escoamentos (laminar e turbulento) no laboratório

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