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Vazão mássica
equivale a
O que é vazão mássica?
A vazão mássica é definida como a massa de um fluido que passa em uma determinada área em um certo período de tempo. É uma unidade muito usada na mecânica dos fluidos e não deve ser confundida com a vazão volumétrica.
Um fluido é uma substância que se deforma continuamente conforme recebe esforços de cisalhamento independente da intensidade dessa tensão. As vazões mássica e volumétrica estão relacionadas, porém não são o mesmo conceito , mais a diante veremos as diferenças profundamente.
A vazão mássica se relaciona com os três estados da matéria. Os estados da matéria são o estado de gás, liquido e sólido. Na maioria das vezes os fluidos estão em um estado gasoso ou liquido.
Apesar desse fato em determinadas condições de temperatura e pressão além de caraterística do material corpos no estado sólido podem se tornar fluidos. Por exemplo em determinadas temperaturas o minério de ferro que é sólido se torna maleável como um fluido.
Os estados físicos estão relacionados a quantidade de energia presente nas moléculas do corpo . Gases possuem uma grande quantidade de energia nas moléculas, enquando sólidos apresentam baixa quantidade de energia.
São exemplos de fluidos a água, o óleo, os gases em geral, a areia, o concreto entre outros.
O conhecimento da vazão mássica é muito importante em processos industriais , onde quantidades específicas de determinada matéria prima são necessárias para a fabricação de bens. Outro ponto importante é que na maioria das vezes a vazão mássica é um instrumento de controle para os administrados dos sistemas.
Qual é a unidade de vazão mássica?
A unidade de vazão mássica é o quilo por segundo (kg/s) no Sistema Internacional de Medidas (SI). Como a definição mostra a unidade de vazão mássica é uma relação entre as grandezas físicas de massa e de tempo.
A unidade de massa do SI é o quilograma (Kg) e a unidade de tempo do SI é segundo (s) , ou seja a relação entre massa e tempo cria uma nova unidade o quilograma por segundo (Kg/s).
É comum utilizar variações da unidade kg/s tanto com os submúltiplos e múltiplos de grama e segundo. São variações dessa unidade o grama por segundo (g/s), o miligrama por segundo (mg/s), o grama por hora (g/h), o quilograma por hora (kg/h) entre outras podemos sempre formar novas unidades de vazão massa combinando uma unidade de massa com uma unidade de tempo.
Existem outras unidades de vazão mássica fora do Sistema internacional. As unidade de vazão mássica fora do SI são a libra por segundo (lb/s), a libra por hora (lb/h), a tonelada por hora (t/h) entre outros.
Como calcular a vazão mássica?
O cálculo da vazão mássica (\dot{m}) é feito multiplicando a massa específica ou densidade (\rho) do fluido pela sua velocidade média (V) e pela área (A) da seção na qual o fluido está passando. A fórmula abaixo mostra como é calculada a vazão mássica:
\dot{m} = \rho . V.A
Exemplo de cálculo de vazão mássica
Conforme a fórmula apresentada vamos para um exemplo de cálculo de vazão mássica. Vamos descobrir a vazão por segundo de uma mangueira de água de meia polegada onde a velocidade da água é de 0,5 m/s.
O primeiro passo é identificar os dados que possuímos da fórmula. Nesse caso possuímos a velocidade da água e falta a densidade e a área da mangueira.
A densidade da água é um valor fixo sendo igual a ρ=997 Kg/m³, é importante guardar esse valor pois a densidade da água é extremamente importante em inúmeros cálculos da física e nem sempre esse dado será apresentado.
Para obter a área é necessário utilizar o diâmetro dado da mangueira. No problema foi apresentado o diâmetro de meia polegada (0,5 in), como a unidade está fora do sistema Internacional de medidas é necessário converte-la. Existem duas formas de se converter: uma é utilizando o conversor de comprimento online do site clicando aqui, ou realizando a conta manualmente através de uma regra de três. Para fins de cálculo:
0,5\textit{ in} = 0,0127\textit{ m}
Com o diâmetro em metros basta usar a fórmula da área circular, onde “A” é igual a área, “d” é o diâmetro e π é o número irracional:
\textit{A} = \dfrac{\pi . d^2}{4}
Substituindo os valores:
\textit{A} = \dfrac{\pi . (0,0127)^2}{4} = 1,2668.10^{-4}\textit{ m}^2
O segundo e último passo é substituir os dados conforme:
\dot{m} = 997 . 0,5 . 1,2668 . 10^{-4} = 0,063 \textit{ kg/s} \text{ ou } 63\textit{g/s}
Qual a diferença entre vazão mássica e volumétrica?
A principal diferença entre vazão mássica e volumétrica é que a vazão mássica é a quantidade de massa que atravessa uma área em um certo período de tempo , enquanto a vazão volumétrica vazão volumétrica é a quantidade de volume que atravessa uma área em determinada quantidade de tempo.
Como converter vazão mássica para volumétrica e vice-versa?
Na fórmula anterior, o produto entre a velocidade e a área é nada mais que a vazão volumétrica. Assim, pode-se relacionar a vazão mássica (\dot{m}) e a vazão volumétrica (Q) pela expressão abaixo:
\dot{m} = \rho . Q
Assim para converter vazão mássica para volumétrica, divide-se a vazão mássica pela massa específica do fluido. Do mesmo modo, para converter vazão volumétrica em mássica, multiplica-se a vazão volumétrica pela massa específica do fluido.
Realizando essa operação tem-se:
Q = \dfrac{\dot{m}}{\rho}
Como converter unidades de vazão mássica?
A conversão entre unidades de vazão mássica pode ser feita através de regra de três com os fatores da tabela abaixo, onde têm-se os valores equivalentes a 1 quilograma por segundo em diferentes unidades.
| Unidade Padrão (Kg/s) | Fator de Conversão (unidade) |
| 1 kg/s | 3600 kg/h |
| 1 kg/s | 1000 g/s |
| 1 kg/s | 3600000 g/h |
| 1 kg/s | 3,6 t/h |
| 1 kg/s | 2,20462 lb/s |
| 1 kg/s | 7936,632 lb/h |
Exemplo de como converter uma unidade de vazão mássica
Por exemplo pede-se quantas gramas por hora (g/h) equivalem 10 quilo por segundo (Kg/s)?
O primeiro passo é separar o fator de conversão no caso:
1 Kg/s\ \rightarrow3600000\ g/h
O segundo passo é realizar a regra de três:
\begin{matrix}1\ \ Kg/s&\rightarrow\ &\ 3600000\ g/h\\10\ Kg/s&\rightarrow&x\\\end{matrix}
1\ \ .\ \ x=10\ .\ \ 3600000
x=36000000\ g/h
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