Caudal mássico explicado (kg/s)

Frieda James

20-08-2024 Mecânica
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Frieda James

É frequente ver os caudais indicados nos projectos e especificações de engenharia, que são normalmente medidos em

  • Caudais de velocidade (normalmente m/s)
  • Caudais volúmicos (normalmente L/s ou m3/s ou m3/h)
  • Caudal mássico (normalmente kg/s)

Neste artigo, vamos centrar-nos no caudal mássico, para o caudal de velocidade clique aqui e para o caudal de volume clique aqui.

O que é um caudal mássico?

O caudal mássico é simplesmente uma medida da quantidade de massa (peso) que passa por um único ponto ao longo de um período de tempo (clique aqui para ver a diferença entre peso e massa). Nós (praticamente em todo o mundo) medimos o caudal mássico nas unidades SI de quilogramas por segundo (kg/s), exceto na América, onde ainda utilizam as unidades imperiais britânicas de libras de massa por segundo (Ibm/s).

O símbolo do caudal mássico é um m com um ponto por cima, por exemplo

Porque é que o caudal mássico é importante?

A massa conserva-se sempre, não se cria nem se destrói. Assim, se a água entra num tubo a 1 kg/s, tem de sair do tubo também a 1 kg/s, desde que não haja fugas! No entanto, o caudal volúmico pode alterar-se e fá-lo-á se a densidade se alterar, quer através de uma alteração da pressão ou da temperatura.

Exemplo

A água entra num tubo a 50°c a 1kg/s, é aquecida e sai a 80°c a 1kg/s, assumindo que não há alteração da pressão, qual será o caudal volumétrico. Densidade da água a 50°c (323K) à pressão atmosférica = 988,05kg/m3 Densidade da água a 80°c (323K) à pressão atmosférica = 971,80kg/m3 Caudal volúmico de entrada = 0,001012m3/s Caudal mássico à entrada = 988,05kg/m3 x 0,001012m3/s = 1kg/s Caudal mássico à entrada = 1kg/s ÷ 971,80kg/m3 = .00103m3/s Resposta: 00103m3/s

Como é que medimos o caudal mássico?

Existem dois métodos comuns para medir um caudal mássico

  • Deixar o líquido fluir para um tanque de pesagem e medir o tempo decorrido.
  • Calcule-o utilizando a velocidade ou o caudal volúmico multiplicado pela densidade dos fluidos.

O segundo método é o mais comum e prático.

O primeiro método é geralmente impraticável para muitas aplicações, mas nos raros casos em que é prático, a medição pode ser efectuada por

  • Colocando um tanque vazio e uma massa especificada (por exemplo, 10 kg) em cada lado de uma balança de contrapeso. A pessoa que faz as medições usa então um cronómetro para cronometrar o tempo (em segundos) que leva para virar a balança do lado com a massa de 10 kg para o lado do tanque (que agora terá 10 kg) e divide a massa (peso) pela quantidade de segundos que levou, dando assim a massa por tempo (kg/s).provavelmente pode dizer que este é um método bastante impreciso, mas que lhe dará uma ideia aproximada do caudal mássico.
  • O outro método consiste em deixar o líquido fluir para um tanque vazio durante um determinado período de tempo, depois parar o fluxo e pesar a sua massa...

Não se esqueça de colocar a balança a zero para a massa do depósito vazio.

  • O método final e mais prático é medir, ou calcular, o caudal volumétrico e multiplicar este valor pela densidade do fluido.

A densidade é medida em quilogramas por metro cúbico (kg/m3). Multiplicando o caudal volumétrico nas unidades de metros cúbicos por segundo (m3/s) por quilogramas por metro cúbico (kg/m3) = quilogramas por segundo (kg/s).

Lembre-se, no entanto, que a densidade e o volume de um fluido mudam com a pressão e a temperatura, pelo que terá de procurar primeiro os valores. Para simplificar a vida, tabelámos convenientemente a densidade, bem como outras propriedades, de alguns fluidos comuns a diferentes temperaturas. Dióxido de carbono (CO2), ar (O2), água (H2O).

Exemplo

Densidade da água a 50°c (323K) à pressão atmosférica = 988,05kg/m3 Caudal volúmico = 0,001012m3/s Caudal mássico = 988,05kg/m3 x 0,001012m3/s Resposta: 1 kg/s

Muitas vezes, é utilizado um dispositivo para calcular o caudal mássico medindo o caudal volúmico (a partir da diferença de pressão ΔP ) e multiplicando-o pela densidade do fluido à temperatura (T) e à pressão (P) medidas.

Resumo

  • O caudal mássico é conservado
  • Alterações do caudal volúmico
  • O caudal mássico é medido em unidades SI de kg/s
  • O caudal mássico pode ser medido ou calculado
  • O caudal mássico é calculado a partir do caudal volúmico x densidade do fluido
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Frieda James é uma engenheira talentosa e uma blogueira dedicada que compartilha sua paixão pela engenharia e o poder da mente da engenharia por meio de seu blog. Com formação em engenharia mecânica e ampla experiência na indústria, Frieda traz uma perspectiva única aos seus escritos, oferecendo insights sobre as complexidades dos conceitos de engenharia e como eles moldam o nosso mundo.Tendo trabalhado em vários projetos desafiadores e colaborado com profissionais de diversas disciplinas, Frieda desenvolveu uma profunda compreensão da mentalidade inovadora de resolução de problemas que a engenharia exige. Através de seu blog, ela pretende não apenas educar e inspirar aspirantes a engenheiros, mas também ajudar o público em geral a apreciar melhor o papel que a engenharia desempenha em nossa vida cotidiana.O estilo de escrita de Frieda é informativo e envolvente, tornando tópicos complexos de engenharia acessíveis a leitores de todas as origens. Sua capacidade de dividir o jargão técnico em explicações simplificadas, juntamente com exemplos e anedotas da vida real, garante que suas postagens sejam envolventes e relacionáveis. Desde a discussão dos mais recentes avanços na engenharia aeroespacial até a exploração da fusão entre tecnologia e sustentabilidade, o blog de Frieda cobre uma ampla gama de tópicos que destacam o impacto e a influência da mente da engenharia.Quando Frieda não está escrevendo ou explorando novasinovações de engenharia, ela gosta de retribuir à comunidade fazendo voluntariado em escolas locais e organizando workshops para inspirar jovens mentes em direção à engenharia e tecnologia. Sua dedicação inabalável em preencher a lacuna entre o mundo da engenharia e o público em geral fez dela uma voz confiável na indústria.Através de seu blog, Frieda James convida os leitores a uma fascinante jornada de descoberta, fornecendo informações valiosas sobre a profissão de engenharia e, ao mesmo tempo, promovendo uma maior apreciação pelas incríveis possibilidades que uma mente de engenharia pode trazer ao mundo.