Calculadora de Vazão

Acredite ou não, a calculadora de vazão da Omni não é útil apenas em mecânica dos fluidos, mas também em problemas cotidianos. Ela não só ajudará você a encontrar a vazão de uma mangueira de jardim ou de um chuveiro, mas também se tiver curiosidade sobre a quantidade de sangue que o seu coração bombeia a cada minuto (você pode calcular esse valor com a calculadora de débito cardíaco 🇺🇸 da Omni). Ela também pode servir como uma simples calculadora de velocidade de tubulação.

Para uma compreensão completa do tópico, você pode encontrar uma seção que explica o que é a vazão, bem como um parágrafo que ajuda a entender como calcular esta quantidade. Tenha cuidado, pois o próprio termo "vazão" pode ter diferentes aplicações! Felizmente, implementamos duas fórmulas de vazão, de modo que você não irá se confundir em seus cálculos. Isso significa que nossa ferramenta pode servir tanto como uma calculadora de vazão volumétrica (ou seja, podemos usá-la para calcular a quantidade de galões por minuto 🇺🇸, por exemplo), quanto como uma calculadora de vazão mássica.

Quando falamos em vazão ou taxa de fluxo, provavelmente você imagina o conceito de fluxo volumétrico (também conhecido como vazão de líquido, vazão de volume ou velocidade de volume). A vazão volumétrica pode ser definida como o volume de um determinado fluido que passa por uma determinada área de seção transversal por unidade de tempo. Geralmente é representada pelo símbolo $Q$ (às vezes $\dot{V}$, ou seja, $V$ com um ponto).

Outro conceito relacionado é a vazão mássica, às vezes chamada de fluxo de massa ou corrente de massa. Desta vez, não se trata do volume, mas da massa de uma substância que passa por uma determinada área de seção transversal por unidade de tempo. É uma medida essencial ao purificar a água em uma estação de tratamento de esgoto, por exemplo.

Nós a representamos com um ponto sobre o símbolo $m$:

A vazão mássica é comumente usada nas especificações de ventiladores e turbinas, entre outras aplicações.

Explicação curta:

Fórmula da vazão volumétrica:

onde,

• $A$: área da seção transversal; e
• $v$: velocidade do fluxo.

Fórmula da vazão mássica:

onde $ρ$ é a densidade do fluido.

Explicação mais detalhada:

A fórmula da vazão volumétrica pode ser escrita em uma forma alternativa (que você pode achar muito mais útil). Para encontrarmos essa forma, considere que você pode calcular o volume de uma parte do fluido em um canal como:

onde A é a área da seção transversal do fluido e $l$ é a largura de uma determinada parte do fluido. Se o nosso tubo for circular, esta é a fórmula para calcular o volume de um cilindro. Substituindo a fórmula acima pela equação da definição da vazão, obtemos:

Como $l / t$ é o comprimento do volume dividido pelo tempo, você pode ver que está é a velocidade do fluxo. Portanto, a fórmula da vazão volumétrica se resume a:

A maioria dos tubos é cilíndrico, portanto, a fórmula para a vazão volumétrica será a seguinte:

onde $d$ é o diâmetro do tubo.

A equação pode ser reorganizada para que você encontre a fórmula da velocidade do fluido no tubo.

Para encontrar a fórmula da vazão mássica, precisamos primeiro nos lembrar da definição de densidade:

Como a vazão mássica é a massa de uma substância que passa por unidade de tempo, podemos escrever a fórmula como:

A última igualdade é a forma mais utilizada, ou seja:

Agora que você sabe o que é a vazão, vamos verificar isso com um exemplo simples:

1. Primeiro, selecione uma forma na lista. Para este exemplo, gostaríamos de saber a vazão de água em um tubo circular, portanto, selecionaremos a opção circular (tubo).

2. Insira as medidas necessárias para calcular a área da seção transversal. Se a seção transversal for um círculo ou um quadrado/retângulo, você encontrará essa opção na lista. Em todos os outros casos, você pode digitar o valor da área diretamente na calculadora (você pode usar também a nossa calculadora de área para ajudá-lo). Vamos escolher um tubo com um diâmetro interno de $0{,}30\ \mathrm{m}$.

3. Insira a velocidade média do fluxo. Vamos escolher $10\ \mathrm{m/s}$.

4. E aí está, a primeira parte dos cálculos foi concluída: a ferramenta funcionou como uma calculadora de vazão volumétrica. Descobrimos que a vazão volumétrica é $0{,}7069\ \mathrm{m^3/s}$. Lembre-se de que você sempre pode alterar as unidades, portanto, não se preocupe se precisar trabalhar em litros/hora, litros/s ou qualquer outra unidade.

5. Se você souber a densidade, também poderá calcular a vazão mássica; basta inserir a densidade do fluido. Em nosso exemplo, a água tem uma densidade de aproximadamente $998\ \mathrm{kg/m^3}$ (a densidade da água à $20\ \mathrm{\degree C}$). No entanto, se você quiser ser superpreciso, confira nossa calculadora de densidade da água 🇺🇸, pois a densidade muda com a temperatura, a salinidade e a pressão.

6. A ferramenta exibiu uma vazão mássica de $705{,}4\ \mathrm{kg/s}$. Ótimo!

Não se esqueça de que nossas ferramentas são flexíveis, portanto, você pode usar essa calculadora como uma calculadora de velocidade de tubulação. Você pode, por exemplo, determinar a velocidade da água da sua torneira, considerando o diâmetro (por exemplo, $0{,}5\ \mathrm{polegada}$) e a vazão de uma torneira de cozinha (a faixa usual é de aproximadamente $0{,}0167\ \mathrm{L/s}$). A propósito, você já viu nossa calculadora de água da torneira 🇺🇸, que mostra a economia que você teria se ao invés de consumir água engarrafada você optasse por filtrar a água da torneira?