As Perdas de cargas em diferentes tubulações
Por: Andressa Rocha • 2/4/2015 • Relatório de pesquisa • 1.797 Palavras (8 Páginas) • 477 Visualizações
Perdas de cargas em diferentes tubulações
PROFESSORA: Maria Ássima Bittar Gonçalves
Graduandas: Ana Carolina Mendonça
Andressa F. Rocha
Fernanda Queiroz
Jozianny Bárbara
Goiânia, 2015
- Introdução
O líquido ao se escoar através de uma canalização sofre certa resistência ao seu movimento em razão do efeito combinado da viscosidade e inércia. Essa resistência é vencida pelo líquido em movimento, mediante uma dissipação de parte de sua energia disponível ao que, comumente, se chama de perda de energia, especialmente “Perda de Carga”.
O termo perda de carga é usado como sendo parte da energia potencial, de pressão e de velocidade que é transformada em outros tipos de energia, tal como o calor durante o processo de condução de água. A perda de energia ocorre devido ao atrito com as paredes do tubo e devido à viscosidade do líquido em escoamento (AZEVEDO NETTO,1998).
O líquido, ao escoar, dissipa parte de sua energia, principalmente, em forma de calor. Essa energia não é mais recuperada como energia cinética e potencial e, por isso, denomina-se perda de carga (ΔH). A perda de carga pode ser classificada, distribuída ao longo do trecho e localizada (presença de conexões, aparelhos, singularidades em pontos particulares do conduto).
Quanto maior for a rugosidade da parede da tubulação, isto é, a altura das asperezas, maior será a turbulência do escoamento e logo, maior será a perda de carga (ALVES, 2000)
As perdas de cargas são devidas aos movimentos da água na tubulação e a singularidade e peças especiais de uma instalação, respectivamente. As principais grandezas que influenciam a determinação desta perda são o comprimento da tubulação, a velocidade média do escoamento, o diâmetro da tubulação e o coeficiente de atrito (VENNARD, 1978).
A aula prática teve como objetivo determinar a perda de carga principal para diferentes tubos em função do número de Reynolds e da diferença de pressão.
- Materiais e Métodos
- Materiais
- Tubos PVC liso em dois diâmetros diferentes e um sanfonado;
- Reservatório para água;
- Bomba;
- Manômetro;
- Válvulas;
- Potenciômetro;
- Cronômetro;
- Métodos
Em um reservatório de água, conectou-se tudos de PVC, formando portanto um circuito por onde circulou-se água. Para efetuar o bombeamento utilizou-se uma bomba, onde esta succionou a água de um reservatório, bombeando-a novamente para o mesmo. Na figura 1 vemos o esquema ilustrativo do circuito. A tubulação indicada pelo número 1 foi substituida duas vezes, primeiro para um outro tubo PVC de diâmetro superior e segundo por um tubo de PVC de diâmetro inferior, simulando diâmetros e rugosidades distintas, representando assim diferentes perdas de carga. Nos pontos a e b indicados, instalou-se um manômetro e um potenciômetro respectivamente, para saber a pressão e o volume de água que era bombeada em um determinado tempo, utilizando para isto três velocidades distintas em duas repetições cada. O diâmetro das tubulações foi dado e a perda de carga dos acessórios foi desconsiderada.
[pic 4]
Figura 1: Circuito de bombeamento de água para determinação de perda de carga em diferentes diâmetros.
- Resultados e Discussões
Para determinação da perda de carga em tubulação alguns parâmetros precisam ser verificados.
Sabemos que perda de carga é a perda de energia devido ao atrito ao longo do escoamento no interior de um duto de secção transversal constante. A perda de carga é obtida pela conservação de energia, ou seja, pela aplicação da lei de Bernoulli.
[pic 5]
Considerando Área constante e mesmo plano, podemos definir matematicamente perda de carga como sendo diferença de pressão pela viscosidade (ρ) do fluido.
eq. 1[pic 6]
Verifica-se experimentalmente que a diferença de pressão ∆p num escoamento, ocorrendo em um trecho de tubo reto e horizontal, de diâmetro constante, é função de outros seis parâmetros,
∆p= ∆p (D, L, ε , δ)
Onde, D é o diâmetro da tubulação, L é o comprimento, ε é a rugosidade absoluta da superfície interna do tubo, V correspondendo a vazão dentro do tubo e δ é a viscosidade cinemática.
A partir desta analise podemos determinar que perda de carga é:
eq.2[pic 7]
Para a determinação do coeficiente de perda de carga distribuída (f) inicialmente deve-se calcular o número de Reynolds, onde: se Re ≤ 2000, ou seja escoamento laminar, temos que:
eq. 3[pic 8]
f = 64 /Re eq. 4
Para escoamento turbulento, tendo Re > 4000, o fator de atrito (f) é obtido pelo diagrama de Moody em função de: f = f (Re,ε/D)
Temos que a vazão corresponde a m³/s, ou seja, a vazão corresponde ao volume pelo tempo. Então tem-se que a vazão pode ser calculada pela seguinte equação:
Q=V/t eq.5
Para cálculo da velocidade necessitamos determinar a área de escoamento do fluido, para cálculo da área utilizamos a área do círculo, pois o fluido escoou por um tubo.
eq. 6[pic 9]
Após a determinação da vazão e da área por meio das equações 1 e 2 podemos determinar o valor da velocidade de escoamento pela seguinte equação:
eq. 7 ou eq.7.1[pic 10][pic 11]
Os valores da área, vazão e velocidade obtidos por cálculos estão registrados na tabela 2. A determinação do volume gasto e tempo foi realizada em 3 velocidades diferentes, em duplicata, para obtenção de melhores resultados.
A partir deste conhecimento prévio de perda de carga podemos calcular a perda de carga no experimento realizado. O experimento foi realizado em três tubulações diferentes, sendo estas: Tubulação lisa com diâmetro maior, tubulação lisa com diâmetro menor e tubulação rugosa.
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