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Redes de elementos hidráulicos

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Ao compararmos a lei de Darcy com a lei de Ohm na eletricidade, percebemos uma analogia em que o fluxo do líquido se assemelha à corrente elétrica, a diferença de pressão se relaciona com a diferença de potencial e os elementos hidráulicos são comparados às suas resistências hidráulicas, de forma semelhante aos resistores elétricos.

Essa analogia implica que, assim como existem redes elétricas, também é possível definir redes hidráulicas nas quais as resistências hidráulicas totais são calculadas com base nas resistências hidráulicas parciais.

>Modelo

ID:(1388, 0)



Redes de elementos hidráulicos

Storyboard

Ao compararmos a lei de Darcy com a lei de Ohm na eletricidade, percebemos uma analogia em que o fluxo do líquido se assemelha à corrente elétrica, a diferença de pressão se relaciona com a diferença de potencial e os elementos hidráulicos são comparados às suas resistências hidráulicas, de forma semelhante aos resistores elétricos. Essa analogia implica que, assim como existem redes elétricas, também é possível definir redes hidráulicas nas quais as resistências hidráulicas totais são calculadas com base nas resistências hidráulicas parciais.

Variáveis

Símbolo
Texto
Variáve
Valor
Unidades
Calcular
Valeur MKS
Unidades MKS
$\Delta L$
DL
Comprimento do tubo
m
$G_h$
G_h
Condutância hidráulica
m^4s/kg
$G_{hk}$
G_hk
Condutância hidráulica em uma rede
m^4s/kg
$G_{st}$
G_st
Condutância Hidráulica Série Total
m^4s/kg
$G_{pt}$
G_pt
Condutância hidráulica total paralela
m^4s/kg
$\Delta p_k$
Dp_k
Diferença de pressão em uma rede
Pa
$\Delta p_t$
Dp_t
Diferença total de pressão
Pa
$J_V$
J_V
Fluxo de volume
m^3/s
$J_{Vk}$
J_Vk
Fluxo de volume em uma rede
m^3/s
$J_{Vt}$
J_Vt
Fluxo de volume total
m^3/s
$R$
R
Raio do tubo
m
$R_{hk}$
R_hk
Résistance hydraulique dans un réseau
kg/m^4s
$R_h$
R_h
Resistência hidráulica
kg/m^4s
$R_{pt}$
R_pt
Resistência hidráulica total em paralelo
kg/m^4s
$R_{st}$
R_st
Resistência hidráulica total em série
kg/m^4s
$\eta$
eta
Viscosidade
Pa s

Cálculos


Primeiro, selecione a equação:   para ,  depois, selecione a variável:   para 

Símbolo
Equação
Resolvido
Traduzido

Cálculos

Símbolo
Equação
Resolvido
Traduzido

 Variáve   Dado   Calcular   Objetivo :   Equação   A ser usado



Equações

O fluxo de volume ($J_V$) pode ser calculado a partir de la condutância hidráulica ($G_h$) e la diferença de pressão ($\Delta p$) usando a seguinte equa o:

equation=14471

Al m disso, usando a rela o para la resistência hidráulica ($R_h$):

equation=15092

obt m-se o resultado:

equation

O fluxo de volume ($J_V$) pode ser calculado a partir de la condutância hidráulica ($G_h$) e la diferença de pressão ($\Delta p$) usando a seguinte equa o:

equation=14471

Al m disso, usando a rela o para la resistência hidráulica ($R_h$):

equation=15092

obt m-se o resultado:

equation

O fluxo de volume ($J_V$) pode ser calculado a partir de la condutância hidráulica ($G_h$) e la diferença de pressão ($\Delta p$) usando a seguinte equa o:

equation=14471

Al m disso, usando a rela o para la resistência hidráulica ($R_h$):

equation=15092

obt m-se o resultado:

equation

O fluxo de volume ($J_V$) pode ser calculado a partir de la condutância hidráulica ($G_h$) e la diferença de pressão ($\Delta p$) usando a seguinte equa o:

equation=14471

Al m disso, usando a rela o para la resistência hidráulica ($R_h$):

equation=15092

obt m-se o resultado:

equation

O fluxo de volume ($J_V$) pode ser calculado a partir de la condutância hidráulica ($G_h$) e la diferença de pressão ($\Delta p$) usando a seguinte equa o:

equation=14471

Al m disso, usando a rela o para la resistência hidráulica ($R_h$):

equation=15092

obt m-se o resultado:

equation

Uma maneira de modelar um tubo com se o vari vel divid -lo em se es de raio constante e, em seguida, somar as resist ncias hidr ulicas em s rie. Suponhamos que temos uma s rie de la résistance hydraulique dans un réseau ($R_{hk}$), que depende de la viscosidade ($\eta$), o raio do cilindro k ($R_k$) e o comprimento do tubo k ($\Delta L_k$) atrav s da seguinte equa o:

equation=3629,0

Em cada segmento, haver uma diferença de pressão em uma rede ($\Delta p_k$) com la résistance hydraulique dans un réseau ($R_{hk}$) e o fluxo de volume ($J_V$) aos quais a Lei de Darcy aplicada:

equation=3179,2

la diferença total de pressão ($\Delta p_t$) ser igual soma das ERROR:10132,0 individuais:

equation=4377

portanto,

$\Delta p_t=\displaystyle\sum_k \Delta p_k=\displaystyle\sum_k (R_{hk}J_V)=\left(\displaystyle\sum_k R_{hk}\right)J_V\equiv R_{st}J_V$



Assim, o sistema pode ser modelado como um nico conduto com a resist ncia hidr ulica calculada como a soma dos componentes individuais:

equation

Uma vez que la resistência hidráulica ($R_h$) igual a la condutância hidráulica ($G_h$) conforme a seguinte equa o:

equation=15092

e uma vez que la condutância hidráulica ($G_h$) expresso em termos de la viscosidade ($\eta$), o raio do tubo ($R$) e o comprimento do tubo ($\Delta L$) da seguinte forma:

equation=15102

podemos concluir que:

equation

La resistência hidráulica total em série ($R_{st}$), juntamente com la résistance hydraulique dans un réseau ($R_{hk}$), em

equation=3180

e juntamente com la condutância hidráulica em uma rede ($G_{hk}$) e a equa o

equation=15092,2

leva ao fato de que la condutância Hidráulica Série Total ($G_{st}$) pode ser calculado com

equation

Com o fluxo total ($J_{Vt}$) sendo igual a o fluxo de volume em uma rede ($J_{Vk}$):

equation=4376

e com la diferença de pressão ($\Delta p$) e la condutância hidráulica em uma rede ($G_{hk}$), juntamente com a equa o

equation=14471,2

para cada elemento, chegamos conclus o de que, com la condutância hidráulica total paralela ($G_{pt}$),

$J_{Vt}=\displaystyle\sum_k J_{Vk} = \displaystyle\sum_k G_{hk}\Delta p = G_{pt}\Delta p$



temos

equation.

Se observarmos a lei de Hagen-Poiseuille, que nos permite calcular o fluxo de volume ($J_V$) a partir de o raio do tubo ($R$), la viscosidade ($\eta$), o comprimento do tubo ($\Delta L$) e la diferença de pressão ($\Delta p$):

equation=3178

podemos introduzir la condutância hidráulica ($G_h$), definido em termos de o comprimento do tubo ($\Delta L$), o raio do tubo ($R$) e la viscosidade ($\eta$), da seguinte forma:

equation=15102

para obter:

equation


Exemplos

No contexto da resist ncia el trica, existe o seu inverso, conhecido como a condut ncia el trica. Da mesma forma, o que seria la condutância hidráulica ($G_h$) pode ser definido em termos de la resistência hidráulica ($R_h$) atrav s da express o:

kyon

No contexto da resist ncia el trica, existe o seu inverso, conhecido como a condut ncia el trica. Da mesma forma, o que seria la condutância hidráulica ($G_h$) pode ser definido em termos de la resistência hidráulica ($R_h$) atrav s da express o:

kyon

No contexto da resist ncia el trica, existe o seu inverso, conhecido como a condut ncia el trica. Da mesma forma, o que seria la condutância hidráulica ($G_h$) pode ser definido em termos de la resistência hidráulica ($R_h$) atrav s da express o:

kyon


mechanisms

La resistência hidráulica ($R_h$) para um elemento modelado como um tubo cil ndrico pode ser calculado usando o comprimento do tubo ($\Delta L$), o raio do tubo ($R$) e la viscosidade ($\eta$) atrav s da seguinte equa o:

equation=3629

e la condutância hidráulica ($G_h$) pode ser calculado usando:

equation=15102

que se relacionam por meio de:

equation=15092

Tanto la resistência hidráulica ($R_h$) quanto la condutância hidráulica ($G_h$) permitem estabelecer uma rela o entre ERROR:6673 e o fluxo de volume ($J_V$) usando:

equation=3179

ou

equation=14471

No caso de resist ncias hidr ulicas conectadas em s rie:

image

a soma da queda de press o ERROR:10132,0 em cada ERROR:9887,0 corresponde a la diferença total de pressão ($\Delta p_t$):

equation=4377

enquanto la resistência hidráulica total em série ($R_{st}$) descrito pela:

equation=3180

e la condutância Hidráulica Série Total ($G_{st}$) definido por:

equation=3633

Primeiro, calculam-se os valores de la résistance hydraulique dans un réseau ($R_{hk}$) utilizando la viscosidade ($\eta$), o raio do cilindro k ($R_k$) e o comprimento do tubo k ($\Delta L_k$) atrav s da equa o:

equation=3629,0

Em seguida, esses valores s o somados para obter la resistência hidráulica total em série ($R_{st}$):

equation=3180,0

Com este resultado, pode-se calcular o fluxo de volume ($J_V$) para la diferença total de pressão ($\Delta p_t$) usando:

equation=3179,1

Uma vez obtido o fluxo de volume ($J_V$), calcula-se la diferença de pressão em uma rede ($\Delta p_k$) atrav s de:

equation=3179,2

No caso de tr s resist ncias, o c lculo pode ser resumido no seguinte gr fico:

image

No caso de resist ncias hidr ulicas conectadas em s rie:

image

a soma da queda de press o ERROR:10132,0 em cada ERROR:9887,0 corresponde a la diferença total de pressão ($\Delta p_t$):

equation=4377

enquanto la resistência hidráulica total em série ($R_{st}$) descrito pela:

equation=3180

e la condutância Hidráulica Série Total ($G_{st}$) definido por:

equation=3633

Primeiramente, calculam-se os valores de la résistance hydraulique dans un réseau ($R_{hk}$) utilizando as vari veis la viscosidade ($\eta$), o raio do cilindro k ($R_k$) e o comprimento do tubo k ($\Delta L_k$) atrav s da seguinte equa o:

equation=3629,0

Esses valores s o ent o somados para obter la resistência hidráulica total em série ($R_{st}$):

equation=3181,0

Com esse resultado, poss vel calcular ERROR:6673 para la resistência hidráulica total em paralelo ($R_{pt}$) usando:

equation=3179,3

Uma vez determinado ERROR:6673, o fluxo de volume em uma rede ($J_{Vk}$) calculado por meio de:

equation=3179,4

Para o caso de tr s resist ncias, os c lculos podem ser visualizados no seguinte gr fico:

image


model

Como la resistência hidráulica ($R_h$) igual ao inverso de la condutância hidráulica ($G_h$), ele pode ser calculado a partir da express o deste ltimo. Dessa forma, podemos identificar par metros relacionados geometria (o comprimento do tubo ($\Delta L$) e o raio do tubo ($R$)) e ao tipo de l quido (la viscosidade ($\eta$)), que podem ser denominados coletivamente como uma resistência hidráulica ($R_h$):

kyon

Com o raio do tubo ($R$), la viscosidade ($\eta$) e o comprimento do tubo ($\Delta L$) temos que uma condutância hidráulica ($G_h$) :

kyon

No contexto da resist ncia el trica, existe o seu inverso, conhecido como a condut ncia el trica. Da mesma forma, o que seria la condutância hidráulica ($G_h$) pode ser definido em termos de la resistência hidráulica ($R_h$) atrav s da express o:

kyon

Darcy reescreve a equa o de Hagen Poiseuille de modo que la diferença de pressão ($\Delta p$) seja igual a la resistência hidráulica ($R_h$) vezes o fluxo de volume ($J_V$):

kyon

Com a introdu o de la condutância hidráulica ($G_h$), podemos reescrever a equa o de Hagen-Poiseuille com la diferença de pressão ($\Delta p$) e o fluxo de volume ($J_V$) usando a seguinte equa o:

kyon

La diferença total de pressão ($\Delta p_t$) em rela o s v rias ERROR:10132,0, levando-nos seguinte conclus o:

kyon

Quando h v rias resist ncias hidr ulicas conectadas em s rie, podemos calcular la resistência hidráulica total em série ($R_{st}$) somando la résistance hydraulique dans un réseau ($R_{hk}$), conforme expresso na seguinte f rmula:

kyon

No caso de resist ncias hidr ulicas em s rie, o inverso de la condutância Hidráulica Série Total ($G_{st}$) calculado somando os inversos de cada la condutância hidráulica em uma rede ($G_{hk}$):

kyon

A soma das camadas de solo em paralelo, representada por o fluxo total ($J_{Vt}$), igual soma de o fluxo de volume em uma rede ($J_{Vk}$):

kyon.

Darcy reescreve a equa o de Hagen Poiseuille de modo que la diferença de pressão ($\Delta p$) seja igual a la resistência hidráulica ($R_h$) vezes o fluxo de volume ($J_V$):

kyon

Darcy reescreve a equa o de Hagen Poiseuille de modo que la diferença de pressão ($\Delta p$) seja igual a la resistência hidráulica ($R_h$) vezes o fluxo de volume ($J_V$):

kyon

Darcy reescreve a equa o de Hagen Poiseuille de modo que la diferença de pressão ($\Delta p$) seja igual a la resistência hidráulica ($R_h$) vezes o fluxo de volume ($J_V$):

kyon

Darcy reescreve a equa o de Hagen Poiseuille de modo que la diferença de pressão ($\Delta p$) seja igual a la resistência hidráulica ($R_h$) vezes o fluxo de volume ($J_V$):

kyon


>Modelo

ID:(1388, 0)



Mecanismos

Definição


ID:(15729, 0)



Redes hidrodinâmicas

Imagem

La resistência hidráulica ($R_h$) para um elemento modelado como um tubo cilíndrico pode ser calculado usando o comprimento do tubo ($\Delta L$), o raio do tubo ($R$) e la viscosidade ($\eta$) através da seguinte equação:



e la condutância hidráulica ($G_h$) pode ser calculado usando:



que se relacionam por meio de:



Tanto la resistência hidráulica ($R_h$) quanto la condutância hidráulica ($G_h$) permitem estabelecer uma relação entre ERROR:6673 e o fluxo de volume ($J_V$) usando:



ou

ID:(11098, 0)



Soma das resistências hidráulicas em série

Nota

No caso de resistências hidráulicas conectadas em série:



a soma da queda de pressão ERROR:10132,0 em cada ERROR:9887,0 corresponde a la diferença total de pressão ($\Delta p_t$):



enquanto la resistência hidráulica total em série ($R_{st}$) é descrito pela:



e la condutância Hidráulica Série Total ($G_{st}$) é definido por:

ID:(15736, 0)



Processo para adição de resistências hidráulicas em série

Citar

Primeiro, calculam-se os valores de la résistance hydraulique dans un réseau ($R_{hk}$) utilizando la viscosidade ($\eta$), o raio do cilindro k ($R_k$) e o comprimento do tubo k ($\Delta L_k$) através da equação:



Em seguida, esses valores são somados para obter la resistência hidráulica total em série ($R_{st}$):



Com este resultado, pode-se calcular o fluxo de volume ($J_V$) para la diferença total de pressão ($\Delta p_t$) usando:



Uma vez obtido o fluxo de volume ($J_V$), calcula-se la diferença de pressão em uma rede ($\Delta p_k$) através de:



No caso de três resistências, o cálculo pode ser resumido no seguinte gráfico:

ID:(11069, 0)



Soma das resistências hidráulicas em paralelo

Exercício

No caso de resistências hidráulicas conectadas em série:



a soma da queda de pressão ERROR:10132,0 em cada ERROR:9887,0 corresponde a la diferença total de pressão ($\Delta p_t$):



enquanto la resistência hidráulica total em série ($R_{st}$) é descrito pela:



e la condutância Hidráulica Série Total ($G_{st}$) é definido por:

ID:(15737, 0)



Processo para adição de resistências hidráulicas em paralelo

Equação

Primeiramente, calculam-se os valores de la résistance hydraulique dans un réseau ($R_{hk}$) utilizando as variáveis la viscosidade ($\eta$), o raio do cilindro k ($R_k$) e o comprimento do tubo k ($\Delta L_k$) através da seguinte equação:



Esses valores são então somados para obter la resistência hidráulica total em série ($R_{st}$):



Com esse resultado, é possível calcular ERROR:6673 para la resistência hidráulica total em paralelo ($R_{pt}$) usando:



Uma vez determinado ERROR:6673, o fluxo de volume em uma rede ($J_{Vk}$) é calculado por meio de:



Para o caso de três resistências, os cálculos podem ser visualizados no seguinte gráfico:

ID:(11070, 0)



Modelo

Script


ID:(15734, 0)