A PERDA DE CARGA DISTRIBUÍDA E LOCALIZADA

PERDA DE CARGA DISTRIBUÍDA E LOCALIZADA

Rodrigo Dias Mariot

Centro de Ciências Exatas e das Tecnologias, Universidade Federal do Oeste da Bahia.

1. INTRODUÇÃO:

Hoje em dia, é importante que tenhamos conhecimento nas instalações de transporte de água. Na hidráulica, isso nos fornece muitas informações relevantes, dependendo do porte, se as tubulações são montadas em sequência, ou até mesmo se possuem acessórios no sistema. [1]

Assim, o principal objetivo desse relatório é através do experimento visto na vídeo aula prática, entender o funcionamento do escoamento nas diversas tubulações e calcular as perdas de cargas nelas e também as perdas de cargas localizadas em alguns acessórios.

Com o que foi visto em aulas passadas e o mostrado no experimento, foi possível perceber que o que teríamos era um escoamento turbulento, e as perdas de cargas seriam pelo atrito entre a água e a tubulação quando estivesse em movimento, e dependeriam da viscosidade do fluido, e do tipo do material da tubulação.

Foi possível observar o escoamento em diferentes tubulações e também em alguns acessórios, isso nos possibilitou conciliar com os nossos conhecimentos já prévios, e ainda abrindo possibilidades para uma futura utilização em sistemas de instalação hidráulica.

1. DESCRIÇÃO TEÓRICA:

Para a realização deste experimento, os cálculos foram através das seguintes equações. Área útil:

Ares = Área do reservatório – Área da haste

(Eq.1)

Vazão:[pic 1]

𝑉 𝑄 = 𝑡

(Eq.2)

Velocidade:[pic 2]

𝑄 𝑣 = 𝐴

(Eq.3)

Número de Reynolds:

ρvD 𝑅𝑒𝑦 = µ

(Eq.4)

Onde:[pic 3]

ρ = massa específica;

µ = viscosidade dinâmica v = Velocidade;

D = Diâmetro.

Para a diferença de pressão no manômetro diferencial de mercúrio, foi utilizado a regra do manômetro e princípio de Stevin,

𝑃1 − 𝑃2 = (γ  − γ 1)h

(Eq.5)

Onde:

γ = peso específico do mercúrio; γ1 = peso específico da água.

Para o fator de atrito,

[pic 4]

(Eq.6)

Com a utilização da tabela para obtenção do valor da rugosidade.

[pic 5]

Tabela 1: Valores da rugosidade absoluta equivalente Para a perda de carga, foi utilizado a fórmula universal de perda de carga,

E para a perda de carga localizada,

𝑉2 ∆𝐻 = 𝐾 2𝑔

(Eq.8)

Para o coeficiente K, utilizamos a tabela abaixo.[pic 6]

[pic 7]

[pic 8]

(Eq.7)

Tabela 2: Valores do coeficiente K para diversos acessórios

1. MATERIAIS E MÉTODOS:

Para este experimento sobre perda de cargas distribuídas e localizadas, iremos utilizar os seguintes equipamentos:

• Um reservatório pequeno com uma régua e uma haste para medição de vazão;
• Um reservatório maior para a captação da água do sistema;
• Uma bomba com uma válvula;
• Várias tubulações com tomadas de pressão, listadas abaixo:

• Tubo liso de PVC
• Tubo liso de Cobre
• Tubo corrugado de PVC
• Tubo corrugado de Cobre

• Acessórios com tomadas de pressão, listadas abaixo:

• Válvula de gaveta totalmente aberta
• Cotovelo de 90° com raio curto

• Um manômetro
• Uma tubulação de retorno para conduzir a água de volta para o reservatório.

O escoamento funcionou primeiramente com a maior vazão possível, passando por 1 das tubulações, depois voltou pela tubulação de retorno para o reservatório maior. Então obtemos os dados da tomada de pressão e depois medimos a vazão pelo método direto por um tempo de 10 segundos, e repetimos o processo 3 vezes. Logo depois foi fechado a válvula de gaveta um pouco para diminuir a vazão e foi realizado o mesmo processo anterior para essa segunda condição. E por fim foi feito uma terceira condição com uma vazão um pouco menor.

1. RESULTADOS

Para o desenvolvimento deste experimento, foi primeiramente dimensionado o reservatório pequeno para a medição da vazão.

Parâmetro	Dimensão
Lado 1 (mm)	317,1
Lado 2 (mm)	316,1
Diâmetro da haste (mm)	9,5
Área útil do reservatório - Ares (m²)	0,100164

Quadro 1 – Dimensões do reservatório de coleta de água para determinação da vazão

Após, a obtenção da área útil deste reservatório, iniciamos os cálculos para as perdas de cargas contínuas e localizadas.

Além de que para o cálculo da diferença de pressão no manômetro diferencial de mercúrio, foi considerado que o peso específico da água é de 9.800 N/m³ e o peso específico do mercúrio é de 133.280 N/m³.