Resistência hidráulica - perda de pressão em componentes
Um problema na hidráulica é a queda de pressão nas linhas e componentes do circuito hidráulico. Cada linha, cada componente inibe o fluxo de volume assim que o óleo flui. A relação entre a queda de pressão e o vazão volumétrica é definida como resistência hidráulica. O valor desta resistência depende principalmente do tipo de fluxo do tubo (laminar ou turbulento). Para determinar a resistência hidráulica e, portanto, a queda de pressão, devemos primeiro analisar mais de perto as condições de fluxo:
Hidraulica-Diferenca-entre-Fluxo-Laminar-e-Turbulento Learnchannel
Fluxo laminar:
O fluxo laminar ocorre quando a velocidade do fluxo do fluido pode ser considerada lenta. O fluido flui em camadas paralelas com o óleo passando mais rapido no centro da tubulação.
O líquido encontra fricção na parede do tubo, sendo assim o mais desacelerado. No meio, as camadas de óleo individuais deslizam umas sobre as outras. Isto resulta em um perfil de velocidade parabólica na tubulação.
Fluxo turbulento:
Fluxo turbulento ocorre quando o vazão volumétrica aumenta. O fluxo laminar é rompido por vórtices que geram fluxos em diferentes direçoes. Em altas velocidades de fluxo, estas turbulências podem aumentar a tal ponto que o fluxo se comporta completamente caótica.
Para determinar quando um fluxo de fluido muda de laminar para turbulento, o chamado número Reynolds (nomeado em homenagem ao físico Osborne Reynolds) pode ser usado. O número Reynolds leva em conta a densidade do líquido, a vazão, a viscosidade e a geometria da vazão (por exemplo, o diâmetro do tubo).
Ilustração de um vazão em uma seção transversal de tubo reduzida
Assumindo que os tubos e mangueiras tenham superfícies internas redondas e lisas, o sistema hidráulico assume os seguintes valores para o número Reynolds: Recrítico em aproximadamente 2200 ... 2300. Aplica-se:
Re <Recrit => Fluxo laminar
Re> Recrit => Fluxo turbulento
Determinar a resistência hidráulica
No caso de um fluxo laminar, a diferença de pressão Δp é proporcional ao vazão volumétrica Q ao longo de um certo trecho de tubo. Assim, a resistência do fluxo R pode ser facilmente determinada:
R = Δp / Q Eq. 1
Queda de pressão por causa da Resistência Hidráulica
Em um fluxo turbulento, a diferença de pressão aumenta quadraticamente com o fluxo volumétrico: Δp ~ Q2
Para simplificar, o fluxo no tubo é considerado laminar até que o componente turbulento aumente a tal ponto que predomine (ponto de intersecção das duas curvas). A partir deste ponto, o fluxo muda de laminar para turbulento. Se voce quiser determinar a resistência via Eq. 1, aplica-se aqui a secant.
Determinar a resistência hidráulica