A DETERMINAÇÃO DA PERDA DE CARGA

DETERMINAÇÃO DA PERDA DE CARGA

RESUMO

Sempre que há transporte de fluidos, há perda de carga ao longo do caminho. Essas perdas podem ser distribuídas, quando a parede dos dutos retilíneos causa uma perda de pressão distribuida ao longo do comprimento do tubo, fazendo com que a pressão total lvá diminuindo gradativamente ao longo do comprimento do tudo, e também localizada, que é a perda causada pelos acessórios de canalização, intensificando a perda de energia nos pontos onde eles estão localizados. Neste experimento, demostrou-se como calcular as perdas de cargas localizadas e distribuídas em um tubo.

1 INTRODUÇÃO

O escoamento em dutos é estudo de grande importancia, pois eles são responsáveis pelos transportes de fuídos desde os primórdios da civilização. No passado os dutos eram utilizados no transporte de líquidos e gases dos mais diversos tipos e em várias situações. Um fluido escoando sofre influencia das ocasionada pelo atrito e essa influencia provoca perda de pressão gradativa ao longo do comprimento. Essa dissipação de energia é denominada perda de carga. A perda de carga pode ser distribuída ou localizada, dependendo do motivo que a causa.        

Figura 1- Tubo com vazão

[pic 2]

Fonte: (CANEDO,2012)

A perda  de  carga é calcula da teoricamente por  diversas fórmulas dentre as quais se destacam a fórmula universal e a fórmula Hazen-Williams. A  fórmula  universal  de  perda de carga é a  mais versátil, valendo para todos os diâmetros e formas de dutos. Ela á baseada na análise dimensional e a perda de carga pode ser escrita como:  

[pic 3]

Onde  o  coeficiente  de  perda  de  carga  Cf é  um  adimensional  fornecido  pelo diagrama  de Moody, em função de  número de Reynolds e da rugosidade relativa.

A  adoção  de  um  modelo  perfeito  para  os  fluidos  não  introduz  erro  apreciável  para  nos problemas  da  hidrostática.  Ao  contrario,  no  estudo  dos  fluidos  em  movi mento  não  se  pode prescindir da viscosidade e seus efeitos.No  escoamento  de  óleos,  bem  como na  condução da agua  ou  mesmo  do  ar,  a  viscosidade é importante fator a ser considerado.

Quando,  por  exemplo,  um  líquido  flui de (1)  para  (2)  na  canalização  indicada  na  figura  1, parte  da  energia  inicial  se  dissipa  sob  a  forma  de  calor;  a  soma  das  três  cargas  em  (2)  (teorema  de Bernoulli)  não  se  iguala  a   carga  total  em  (1). A diferença  hf, que  se denomina perda  de  carga,  é  de grande importância no projeto de engenharia e por tem sido objeto de muitas investigações. O  emprego  de  tubulações  no  transporte de  fluidos  pode  ser  realizado  de  duas  formas: Tubos fechados  (onde  a  pressão  é  maior  que  a  atmosférica,  sendo  denominados  ductos  de  pressão. Os escoamentos  em  ductos  sobre  pressão  são  cara cterísticos  nos  escoamentos  causados  por  bombas hidráulicas) e  canais  abertos ( destinados principalmente  ao transporte  de água).   Em suma,  perda  de carga é a energia perdida pela unidade de pe so do fluido quando este escoa. (BRUNETTI,2003)

As partículas em contato com a parede adquirem a velocidade da parede, ou  seja, velocidade nula,  e  p assam  a  influir  na s  partículas  vizinhas através  da  viscosidade  e  da  turbulência, dissipando energia. Essa  dissipação  de energia  provoca um  abaixamento  da  pressão  total  do  fluido  ao longo  do escoamento que é denominada de Perda de Carga. Essa  dissipação  de  energia  provoca  um  abaixamento  da  pressão  total  do  fluido  ao  longo  do escoamento  que  é  denomina da  de  Perda  de   Carga.  A  perda  de   carga  pode  ser  distribuída  ou localizada.  (CANEDO,2000)

Distribuída: se  dá  ao  longo  do  escoamento  de  dutos, de seção  transversal   de   área  constante,devido  aos  atritos  das  próprias  pa rtículas  do  fluido  entre  si  ou  com  as  paredes.  Essa  perda  é considerável  se  tivermos  trechos  relativa mente  compridos  dos  dutos. Depende  do  diâ metro  e  do comprimento  dos  tubos.  Da  rugosidade  e   da  pare de;  das  proprie dades  do  fluido,  da  massa especifica,  da  viscosidade  e  da  velocidade  do  escoamento.  A  rugosidade  depende  do  ma terial  de fabricação  do  tubo  bem   como  seu  estado  de  conservação.  De  maneira  geral  um  tubo  usado apresenta  um a  rugosidade  mai or  que  um  tubo  maior.  Abaixo  a lguns  valores  de  rugosidade  para diferentes materiais.

Singular  ou  localizada:  ocorre   em  locais,  chamados  de a cessórios,  de  uma  instalação, nos quais o  fluido  sofre  perturbações  bruscas  no  seu  escoamento.  Pode  ser  grande  em  trechos relativamente curtos da instalação, como as perdas em  válvulas, mudanças de  direção, expansões ou alongamentos bruscos, passagens divergentes, obstruções parciais,  “Tê” ou “T”, cotovelos, etc.  

Assim,  diversos  en genheiros  e pesquisadores  dedicaram-se  a   lançar  dados  observados  na prática  em  gráficos  e  tentar  desenvolver  equações  em píricas  a  partir dos mesmos. Darcy Weisbach teve o grande mérito de ter sido o primeiro investigador a considerar a natureza e estado das paredes dos tubos, foi quem primeiro apresentou uma fórmula moderna na atual acepção da palavra