AVALIAÇÃO DA INFLUÊNCIA DO DIÂMETRO NA PERDA DE CARGA EM TUBOS DE PVC

AVALIAÇÃO DA INFLUÊNCIA DO DIÂMETRO NA PERDA DE CARGA EM TUBOS DE PVC

Gabriela Benchimol Garcia1,*, Yasmin Veridiana Furtado da Silva 1, Nataly Leidens1

1Universidade Regional Integrada do Alto Uruguai e das Missões, URI-Santo Ângelo, Departamento de Engenharias e Ciência da Computação, Curso de Engenharia Química

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RESUMO

Uma substância no estado líquido ou gasoso é denominada fluido. O mesmo deforma-se continuamente sob a influência da tensão de cisalhamento, não importando quão pequena ela seja. Nos fluidos a tensão é proporcional à taxa de deformação. A perda de carga é independente da orientação do tubo. Para determinar a perda de carga os parâmetros a serem avaliados são: o número de Reynolds, a rugosidade e o fator de atrito. O presente estudo teve por objetivo calcular a perda de carga teórica e experimental em tubos de PVC de diâmetros diferentes, comparando os mesmos. Os resultados teóricos e experimentais obtidos podem ser relacionados com o diâmetro, onde o mesmo tem influência na perda de carga. Os valores experimentais encontrados para os tubos de PVC 1 e 2 são: 7,4×10-3 m e 2,2×10-2 m. Em relação aos dados apresentados, percebeu-se que os valores experimentais encontrados não condizem com o teórico.

 

Palavras-chave: tubos de PVC, diâmetro, perda de carga.

1. INTRODUÇÃO

Uma substância no estado líquido ou gasoso é denominada fluido. O mesmo deforma-se continuamente sob a influência da tensão de cisalhamento, não importando quão pequena ela seja. Nos fluidos a tensão é proporcional à taxa de deformação. (Çengel e Cimbala, 2007).

O cloreto de polivinila (PVC) é um plástico sintético amplamente utilizado que possui o segundo maior porte de venda do mundo e sua vasta utilização é atribuída à alta resistência química. (Smith e Hashemi, 2012).

A perda de carga total é considerada como a soma das perdas maiores, ou seja, mudanças bruscas de seção, causadas por efeitos de atrito no escoamento completamente desenvolvido em tubos de seção constante, com as perdas localizadas, causadas por entradas, acessórios, variações de área e outras. (Fox et al., 2006).

        A perda de carga para escoamento completamente desenvolvido em tubos de área constante depende tão somente dos detalhes do escoamento através do duto. A perda de carga é independente da orientação do tubo. Para determinar a perda de carga os parâmetros a serem avaliados são: o número de Reynolds, a rugosidade e o fator de atrito. (Fox et al., 2006).

O conhecimento sobre as perdas de carga em tubulações e acessórios hidráulicos são de grande importância, pois influenciam nos dimensionamentos dos projetos hidráulicos e das maquinas de fluxos. (Amaral, Elbert e Amaral, Tatiane, 2016).

Diante do exposto, o objetivo deste trabalho é calcular a perda de carga teórica e experimental em tubos de PVC de diâmetros diferentes. Após comparou-se os resultados obtidos.

1. MATERIAL E MÉTODO

Para realizar o experimento utilizou-se um módulo hidráulico, como pode ser observado na Figura 1.

[pic 2]

Figura 1. Módulo Hidráulico utilizado no experimento (Fonte: o Autor).

        Foram realizados cálculos da perda de carga teórica e experimental em dois tubos de PVC com diâmetros diferentes.

Para a medição da vazão utilizou-se um rotâmetro com válvula de globo (regulagem). Os testes foram efetuados em tubos de PVC. A partir da medição da vazão foi calculado a velocidade de escoamento do fluido através da Equação 1.

[pic 3]

Equação 1 1

Para a realização dos cálculos teóricos foi utilizada a equação de Re e também foi calculada a ɛ/D para então podermos localizar o  do escoamento completamente desenvolvido no diagrama de Moody para o uso na relação da equação de Darcy-Weisbach, ou seja, perda de carga. Para os cálculos utilizou-se a massa específica da água. As equações 2 e 3 foram utilizadas para realizar estes cálculos. [pic 4]

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Equação 2

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Equação 3

        Para a realização do cálculo da perda de carga experimental, utilizou-se um manômetro do tipo U, onde pode ser visualizado na Figura 1. A partir deste manômetro calculou-se o  usando a massa específica do tetracloroetileno, logo, efetuou-se o calculo da perda de carga conforme descrito na Equação 4. (Ficha de dados de segurança, 2017). [pic 7]

[pic 8]

Equação 4

Com os valores obtidos da perda de carga teórica e experimental podemos comparar os resultados encontrados.  

1. RESULTADOS E DISCUSSÃO

        Os dados utilizados para efetuar os cálculos para os tubos de PVC um e dois estão descritos na Tabela 1.

Tabela 1. Dados para efetuar os cálculos (Fonte: o Autor).

Dados	PVC (1)	PVC (2)
[pic 9]	2,1×10-2 m	0,0165 m
[pic 10] [pic 11] [pic 12] [pic 13] [pic 14] [pic 15] [pic 16] [pic 17] [pic 18] H2O[pic 19]	2×10-3 m3/s 1,2×10-2 m 0,5 m 0,58 m/s 2,9×10-2 72,912 Pa 9,81 m/s² 1,22×104 1,62×103Kg/m³ 1×103 Kg/m³	2×10-3 m³/s 7,4×10-2 m 0,5 m 0,95 m/s 2,7×10-2 224,812 Pa 9,81 m/s² 1,5×104 1,62×103Kg/m³ 1×103 Kg/m³

Calculou-se o  teórico e experimental para cada um dos tubos de PVC. Estes resultados podem ser observados na Tabela 2. [pic 20]