Gradiente de pressão do que consiste e como é calculado

Ele Gradiente de pressão Consiste nas variações ou diferenças de pressão Em uma determinada direção, que pode ocorrer dentro ou na fronteira de um fluido. Por sua vez, a pressão é a força por unidade de área que exerce um fluido (líquido ou gás) nas paredes ou borda que a contém.

Por exemplo, em uma piscina cheia de água, há um Gradiente de pressão positivo na direção vertical para baixo, porque a pressão aumenta com a profundidade. Cada medidor (ou centímetro, pé, polegada) de profundidade, a pressão cresce linearmente.

Na extração de petróleo, o gradiente de pressão é uma quantidade muito importante. Fonte: Pixabay.com

No entanto, em todos os pontos localizados no mesmo nível, a pressão é a mesma. Portanto, em uma piscina o Gradiente de pressão é nulo (zero) na direção horizontal.

Na indústria do petróleo, o gradiente de pressão é muito importante. Se a pressão no fundo da perfuração for maior do que na superfície, o óleo sairá facilmente. Caso contrário, deve ser criado artificialmente a diferença de pressão, seja bombeando ou injeção de vapor.

[TOC]

Fluidos e suas propriedades interessantes

Um fluido é qualquer material cuja estrutura molecular permite que você flua. Os links que mantêm coesos às moléculas de fluido não são tão fortes quanto no caso de sólidos. Isso lhes permite se opor a menos resistência a tração e, portanto, fluxo.

Pode -se ver essa circunstância de que os sólidos mantêm uma forma fixa, enquanto os fluidos, como já disseram, adotam em maior ou menor grau o do recipiente que os contê.

Gases e líquidos são considerados fluidos porque se comportam dessa maneira. Um gás se expande completamente até que o volume do contêiner seja ocupado.

Líquidos por sua parte, não atingem tanto, pois eles têm um certo volume. A diferença é que os líquidos podem ser considerados incompressível, enquanto gases não.

Pode servir você: ÍO (satélite)

Sob pressão, um gás é comprimido e se adapta facilmente ocupando todo o volume disponível. Quando a pressão aumenta, seu volume diminui. No caso de um líquido, seu densidade -Dado pelo quociente entre sua massa e seu volume, ele permanece constante em uma ampla gama de pressão e temperatura.

Essa última dimensão é importante, pois, na realidade, quase qualquer substância pode se comportar como um fluido sob certas condições extremas de temperatura e pressão.

Dentro da terra onde as condições podem ser consideradas extremas, as rochas que seriam sólidas na superfície, fundem -se no magma E eles podem fluir para a superfície, na forma de uma lava.

Cálculo de pressão 

Para encontrar a pressão exercida por uma coluna de água ou qualquer outro fluido, no chão do recipiente, o fluido será considerado como tendo as seguintes características:

• Sua densidade é constante
• É incompressível
• Está em condições de equilíbrio estático (REST)

Uma coluna fluida sob essas condições, exerce um força na parte inferior do recipiente que o contém. Esta força é equivalente ao seu peso C:

W = mg

Agora, a densidade do fluido, que explicada acima é o quociente entre sua massa m e seu volume V, é:

ρ = m/v

A densidade é normalmente medida em quilogramas/metros cúbicos (kg/m³ou libras por galão (ppg)

Ao substituir a expressão de densidade na equação de peso, ela é transformada em:

W = ρvg

Pressão hidrostática P É definido como o quociente entre a força exercida perpendicularmente em uma superfície e em sua área:

Pressão = força/área

Substituindo o volume da coluna do fluido v = área base x altura da coluna = a.Z, a equação de pressão permanece:

A pressão é uma quantidade escalar, cujas unidades no sistema de medição internacional são Newton/Metro² Ó Pascal (PA). As unidades do sistema britânico são muito usadas, especialmente na indústria de petróleo: libras por polegada quadrada (psi).

Pode atendê -lo: Dirac Jordan Atomic Model: características e postulações

A equação anterior mostra que os fluidos mais densos exercerão maior pressão. E que a pressão é maior quanto menor a superfície em que é exercida.

Substituindo o volume da coluna do fluido v = área base x altura da coluna = a.z, a equação de pressão é simplificada:

A pressão é uma quantidade escalar, cujas unidades no sistema de medição internacional são Newton/Metro² Ó Pascal (PA). As unidades do sistema britânico são muito usadas, especialmente na indústria de petróleo: libras por polegada quadrada (psi).

A equação anterior mostra que os fluidos mais densos exercerão maior pressão. E que a pressão é maior quanto menor a superfície em que é exercida.

Como calcular o gradiente de pressão?

A equação P = ρgz indica que a pressão P da coluna fluida aumenta linearmente com a profundidade z. Portanto, uma variação ΔP da pressão, estará relacionado a uma variação de profundidade ΔZ da seguinte maneira:

ΔP = ρgΔZ

Definindo uma nova quantidade chamada peso específico do fluido γ, dado por:

γ = ρg

O peso específico vem em Newton/volume ou unidades N/M³. Com isso, a equação para a variação da pressão permanece:

ΔP = γ ΔZ

Que é reescrito como:

Este é o gradiente de pressão. Agora vemos que em condições estáticas, o gradiente de pressão do fluido é constante e é equivalente ao seu peso específico.

As unidades de gradiente de pressão são as mesmas do peso específico, mas podem ser reescritas como Pascal/Metro no Sistema Internacional. Agora é possível visualizar a interpretação do gradiente como a mudança na pressão por unidade de comprimento, conforme definido no início.

Pode atendê -lo: ondas superficiais: características, tipos e exemplos

O peso específico da água a uma temperatura de 20 ºC é 9.8 quilopascal/m ou 9800 pA/m. Significa que:

"Para cada medidor que é descendente na coluna de água, a pressão aumenta em 9800 pa"

Fator de conversão de densidade

As unidades do sistema inglês são amplamente utilizadas na indústria de petróleo. Neste sistema, as unidades de gradiente de pressão são psi/torta ou psi/ft. Outras unidades convenientes são bar/metrô. Para densidade, a libra é amplamente utilizada por galão ou ppg.

Os valores da densidade e o peso específico de qualquer fluido foram determinados experimentalmente para várias condições de temperatura e pressão. Estão disponíveis em tabelas de estoque

Para encontrar o valor numérico do gradiente de pressão entre diferentes sistemas de unidades, você deve usar fatores de conversão que levam à densidade, diretamente ao gradiente.

O fator de conversão de 0,052 é o usado na indústria de petróleo para passar de uma densidade em PPG para um gradiente de pressão em psi/ft. Dessa maneira, o gradiente de pressão é calculado da seguinte forma:

Gp = fator de conversão x densidade = 0.052 x densidade_Ppg

 Por exemplo, para água doce, o gradiente de pressão é 0.433 psi/ft. O valor 0.052 é deduzido usando um cubo cujas medidas secundárias 1ft. Para preencher este balde, são necessários 7,48 galões de algum fluido.

Se a densidade deste fluido for 1 ppg, O peso total do cubo será de 7,48 libras e seu peso específico será de 7,48 lb/ft³.

Agora, em 1 ft² Existem 144 polegadas quadradas, então em 1 ft³ Haverá 144 polegadas quadradas por pé por comprimento. Dividindo 7.48 / 144 = 0,051944, que é aproximadamente 0.052.

Por exemplo, se você tem um fluido cuja densidade é 13.3 ppg, seu gradiente de pressão será: 13.3 x 0.052 psi/ft = 0.6916 psi/ft.

Referências

1. Serway, r., Jewett, J. (2008). Física para Ciência e Engenharia. Volume 2. México. Editores de aprendizado do Cengage. 367-372.
2. Controle manual de tigela de controle CA. Capítulo 01 Princípios de pressão.