A Mecanica dos Fluidos

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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS

Curso: Engenharia Química

Disciplina: Laboratório de Fluidomecânicos

Relatório de Fluidomecânicos

PERDA DE CARGA

 

Professor(es): Fernanda Palladino

                           Alunos: Ludmila Salles

Raíssa Ávila

Wanderson Rodrigues

                 

Belo Horizonte

2016

Sumário

1 OBJETIVO        

2 CONCEITUAÇÃO TEÓRICA        

2.1. Perda de Carga Localizada        

2.2 Perdas de carga distribuídas        

2.2.1 Fator de atrito        

2.2.2 Rugosidade dos tubos        

3 DESENVOLVIMENTO        

3.1  Procedimento Experimental        

3.1.1 Determinação do coeficiente de perda do registro esfera totalmente aberto        

3.1.2 Determinar o valor do coeficiente de perda do cotovelo de 90º        

3.1.3 Determinação do fator de atrito do tubo reto        

3.2 Equipamentos        

4 DADOS OBTIDOS        

4.1Determinação do coeficiente de perda do registro esfera totalmente aberto        

4.2Determinar o valor do coeficiente de perda do cotovelo de 90º        

4.3Determinação do fator de atrito do tubo reto        

5 ANÁLISE DOS DADOS        

6 CONCLUSÃO        

7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS        

1 OBJETIVO

Determinar o coeficiente de perda localizada para o registro esfera e para o cotovelo de 90º e do fator de atrito para o tubo reto montado no laboratório e analisar os dados obtidos através de fórmulas e gráficos.

2 CONCEITUAÇÃO TEÓRICA

Sempre que um fluido se desloca no interior de uma tubulação ocorre atrito deste fluido com as paredes internas desta tubulação, ocorre também uma turbulência do fluido com ele mesmo, este fenômeno faz com que a pressão que existe no interior da tubulação vá diminuindo gradativamente à medida com que o fluido se desloque, esta diminuição da pressão é conhecida como Perda de Carga. O propósito desse experimento é determinar o valor da perda de carga e do coeficiente de perda de tubulações diferentes. Na prática, as tubulações não são constituídas apenas por tubos retilíneos e de mesmo diâmetro. Há também as peças especiais como: curvas, joelhos ou cotovelos, registros, válvulas, reduções, ampliações etc., responsáveis por novas perdas.

A perda de carga é uma restrição à passagem do fluxo do fluido dentro da tubulação, esta resistência influenciará diretamente na altura manométrica de uma bomba e sua vazão volumétrica . Sabe-se que quanto maior a velocidade de um fluido dentro de uma tubulação maior será a perda de carga deste fluido, assim para diminuir a perda de carga basta diminuir a velocidade do fluido. Mas velocidade menor para manter uma mesma vazão volumétrica será necessário utilizar tubulações de maior diâmetro, o que acarreta em uma instalação de custo mais elevado.

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Figura 01: Variação da energia hidráulica ao longo de um tubo Venturi.

Ao aplicar a equação de Bernoulli para analisar a variação da energia hidráulica de um fluido escoando ao longo de um venturímetro, ilustrado na figura 1, temos:

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Como  [pic 4] , ao reescrever a equação (1), temos:

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O termo  representa a perda de carga que é energia por unidade de peso do fluido dissipada em forma de calor. Esta perda de energia ocorre devido ao desvio do fluido pela mudança de direção do escoamento 2-3, chamada de perda localizada. E devido ao atrito com líquido com a parede do tubo, 1-2, chamada de perda distribuída, causa uma queda de pressão ao longo do escoamento. A perda total no treco 1-4 é a soma das perdas localizada e distribuída:[pic 6][pic 7][pic 8]

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2.1. Perda de Carga Localizada

Este tipo de perda de carga é causado pelos acessórios de canalização isto é, as diversas peças necessárias para a montagem da tubulação e para o controle do fluxo do escoamento, que provocam variação brusca da velocidade, em módulo ou direção, intensificando a perda de energia nos pontos onde estão localizadas.

Para expressar, matematicamente, essa perda tem o coeficiente de perda ou coeficiente de resistência (KL), é um valor determinado experimentalmente pelo fabricante dos componentes. Assim, a perda de carga localizada pode ser calculada pela equação:

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Considerando a equação da continuidade:

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Onde Q é a vazão volumétrica, V é a velocidade média do escoamento e A área da secção transversal determinada por:

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Substituindo a equação 2 na equação 1, temos:

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Considerando:

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Temos então:

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2.2 Perdas de carga distribuídas

A parede dos dutos retilíneos causa uma perda de pressão distribuída ao longo do comprimento do tubo juntamente com as características do fluido (densidade e viscosidade), fazendo com que a pressão total vá diminuindo gradativamente ao longo do comprimento.