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Materiais Porosos: Estrutura e Processos de Transporte

Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais. Materiais Porosos: Estrutura e Processos de Transporte. Prof. Celso P. Fernandes. Escoamentos monofásicos – Lei de Darcy . Introdução. Vamos considerar materiais porosos saturados com um fluido.

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Materiais Porosos: Estrutura e Processos de Transporte

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Presentation Transcript

  1. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais Materiais Porosos: Estrutura e Processos de Transporte Prof. Celso P. Fernandes Escoamentos monofásicos – Lei de Darcy

  2. Introdução Vamos considerar materiais porosos saturados com um fluido. A variação de pressões hidrostáticas será dada por: Onde tomam-se médias das variáveis no VER Umidade em materiais de construção

  3. Energia mecânica Escoamento de fluido incompressível: Energia por unidade de peso do fluido Umidade em materiais de construção

  4. O experimento de Darcy Darcy, Henry, 1856, “Les fontaines publiques de la ville de Dijon”. Umidade em materiais de construção

  5. O experimento de Darcy • Darcy, a partir dos experimentos concluiu que a • vazão Q [L3/t] é : • proporcional à área A • proporcional à (h1-h2) • 3) inversamente proporcional à L Escreveu então: Onde K é uma constante de proporcionalidade K[L/t] chamada de condutividade hidráulica Umidade em materiais de construção

  6. Coluna inclinada Umidade em materiais de construção

  7. Condutividade Hidráulica No caso de uma coluna horizontal, z1=z2 e assim, Condutividade hidráulica K Umidade em materiais de construção

  8. Permeabilidade intrínseca A condutividade hidráulica K, [L/t] depende da geometria do meio poroso e do fluido saturante. Nutting, 1930 propôs: k, [L2], é a permeabilidade intrínseca e depende apenas da estrutura porosa (não depende do fluido) Umidade em materiais de construção

  9. Permeabilidade intrínseca Lei de Darcy para escoamento horizontal: v é a velocidade de filtro Umidade em materiais de construção

  10. Permeabilidade intrínseca A unidade prática (e usual) de permeabilidade é o darcy. Umidade em materiais de construção

  11. Generalização da Lei de Darcy A Lei de Darcy como derivada experimentalmente foi restrita ao escoamento 1-D de fluido incompressível Sua extensão para o caso de escoamento 3-D em meios isotrópicos será (coordenadas cartesianas): Umidade em materiais de construção

  12. Generalização da Lei de Darcy Umidade em materiais de construção

  13. Outra forma da Lei de Darcy Umidade em materiais de construção

  14. Desvios da Lei de Darcy A Lei de Darcy é válida para Re que não excedam um valor entre 1 e 10 (d baseado em diâmetro médio de grão) Fenômeno de deslizamento (slip phenomenon) Umidade em materiais de construção

  15. Medição experimental de K (ou k) - permeametria Permeâmetro de carga constante Permeâmetro de carga variável Umidade em materiais de construção

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