A Perda de carga singular

Perda de carga singular

Como visto no relatório anterior a perda de carga singular acontece pela perturbação brusca no escoamento do fluido devido a passagem do mesmo através de uma variedade de acessórios, curvas, joelhos (45º e 90º), filtros, válvulas e alteração na área do canal, assim esses dispositivos são conhecidos como singularidades. Ao passar por qualquer elemento que provoque diferença nas características do fluido como a variação de velocidade de circulação, o aumento ou diminuição de turbulência, a mudança de direção, alargamentos ou estreitamentos provocam a perda de carga.

        O resultado de alguma dessas singularidades no fluido pode ser observado ao analisar um ponto antes (1) de qualquer um desses acessórios citados e um ponto após (2) a esse elemento escolhido. Através da análise desses pontos observa-se as diferenças encontradas nas características do fluido indicada por hs. Na ilustração figura 1 a seguir representa uma redução de seção com comprimento desprezível (L), onde também ocorre a perda de carga singular, ou seja, a tomada de pressão em P1 e P2 são diferentes.

Figura 1 – Redução da seção da tubulação[pic 1]

Fonte: http://www.escoladavida.eng.br/mecflubasica/aula2_unidade6.htm

        Essas perdas variam de dispositivo para dispositivo e, devido à complexidade do escoamento ocorre em um comprimento desprezível em relação ao comprimento da tubulação. A perda de carga pode ser calculada através das seguintes fórmulas.

[pic 2]

Sabendo que segundo o Sistema Internacional (SI):

Ks = coeficiente de perda de carga singular;

v = velocidade média do escoamento;

g = aceleração da gravidade (9,8 m/s²);

hs = perda de carga singular (m);

Como também as perdas de carga singulares podem ser calculadas pela fórmula, logo abaixo.

[pic 3]

Sabendo que segundo o Sistema Internacional (SI):

f = fator de atrito;

Leq = comprimento equivalente da tubulação (m);

v = velocidade média do escoamento;

g = aceleração da gravidade (9,8 m/s²);

D = diâmetro da tubulação (m);

hs = perda de carga singular (m);

        Na figura 1 o escoamento do fluido passa por uma redução da tubulação medida pelo manômetro nas tomadas de pressão no ponto 1 e 2. No cálculo para encontrar a perda de carga aplica-se a equação de Bernoulli nesses pontos.

[pic 4]

Simplificando a equação:

[pic 5]

Sabendo que segundo o Sistema Internacional (SI):

P = pressão (Pa)V = velocidade do fluido (m/s);

ɣ = peso específico do fluido em escoamento (N/m³);

g = aceleração da gravidade (m/s²);

Z = carga potencial (m);

Considerando z1 e z2 iguais a zero (pontos 1 e 2 na mesma altura) e as perdas entre os pontos 1 e 2 iguais a perda de carga singular, ou seja, Hp1-2 = Hs. Assim é possível calcular a perda de carga singular Ks.

[pic 6]