Calculo perda de carga localizada

1. OBJETIVO

Determinar experimentalmete o comprimento das curvas existentes no sistema e tambem o fator K de perda localizada. Comparar os resultados obtidos com os apresentados na literatura.

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1. FUNDAMENTO TEÓRICO

Para todos os sistemas de tubulaçao, além da perda de carga por atrito, calculada para o comprimento dos tubos, existem perdas adicionais que são chamadas de perda de carga localizadas, causadas por entradas e saidas de tubos, curvas, cotvelos, valvulas e outros acessórios. Expressa pela equação 2.1.

                                        (2.1)[pic 1]

Onde:

 = Perda de carga (mcf).[pic 2]

k = Coeficiente de perda de carga.

V = Velocidade do fluído (m/s).

g = Gravidade (m/s²).

Para escoamentos com curvas e acessorios, o coeficiente de perda não é correlacionado com o numero de Reynolds e com a rugosidade relativa, mais apenas com o tamanho do tubo, ou seja o coeficeinte K varia com o diametro de modo semelhante a variaçao de fator de atrito em escoamento em tubos retos, consequentemente o comprimento equivalente tende a um valor constante para cada tamanho de peça e acessório, o mesmo pode ser calculado pela equação 2.2.

                                        (2.2)[pic 3]

Onde:

Leq = Comprimento equivalente (m).

D = Diâmetro da tubulação (m).

f = Coeficiente de carga distribuída.

k = Coeficiente de carga localizada.

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Em geral as perdas são medidas experimentalmente, porem diferem uns dos outros pois dependem do projeto particular do fabricante, sendo assim esses valores devem ser considerados estimativas medias de projeto.

A perda de carga localizada em curva é muito maior do que a de um escoamento desenvolvido em tubo reto, devido a separaçao do escoamento nas paredes curvas e de um escoamento secundario circulante que surge da aceleraçao centripeta, esse movimento secundario é representado por um comprimento equivalente do tubo reto, que depende do raio de curvatura.

As curvas são bastante usadas como medidores, principalmente em grandes sistemas de tubulaçao, por serem constituidas por acessorios baratos.

(Introdução a mecânica dos fluidos; Fox, Robert 1998.)

(Mecanica dos fluidos; White; Frank M.; 2011)

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1. EQUIPAMENTOS E MONTAGEM EXPERIMENTAL

• Montagem Experimental

- 1 Ventilador industrial;

- 2 tubos (1 reto e outro com 4 cotovelos de 90°, lisos)

- 1 bocal móvel com um tubo de Pitot;

- 2 manômetros de coluna de fluido tipo “U”

- Mangueiras.

• Procedimento Experimental

Montou-se um tubo reto e outro com quatro cotovelos que foram conectados a um ventilador industrial que realizou a sucção.

Conectou-se os manômetros de coluna de fluido tipo “U” e utilizou-se água como fluido manométrico;

O bocal móvel com o tubo de Pitot ficou na extremidade de entrada do tubo (entrada de ar), conectou-se através de uma mangueira um lado de um dos manômetros deixando o outro lado do manômetro aberto para a atmosfera.

O outro manômetro teve um lado conectado a um local próximo a entrada e a outra a uma distância no tubo.

Conectou-se os manômetros e o tubo de Pitot ao tubo reto, acionou-se o ventilador a uma velocidade aleatória e notou-se a variação na altura da coluna de fluido dos dois manômetros;

Em seguida os manômetros e o tubo de Pitot foram conectados ao tubo com curvas, mantendo a mesma velocidade do ventilador. Anotou-se novamente as diferenças na altura na coluna de fluido dos manômetros;

Para finalizar a velocidade do ventilador foi reduzida e novos dados de diferença de altura na coluna de fluido para os dois tubos são anotados.

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1. METODOLOGIA E HIPÓTESES

Os procedimentos foram realizados utilizando tubos com as especificações apresentadas na Tabela 4.1. Na tabela 4.2, estão os dados do delta h coletados no laboratório.

Tabela 4.1: Dados dos tubos

	Tubulação
	∅ (pol)	∅ (m)	L (m)	Área (m²)
Tubo Liso	1,5	0,0381	5	0,00114
Tubo Rugoso	1,5	0,0381	9,3	0,00114

Tabela 4.2: Dados coletados do delta h

Bocal de Entrada	Perda de Carga
h1	h2	h3	h4
cm	cm	cm	cm
Medida Inicial
18,8	18,9	18,9	19
Tubo Liso Menor
21,1	16,5	23,4	14,6	Vazão 1
20,7	16,9	22,7	15,6	Vazão 2
Tubo Com Curvas
19,4	18,2	23,5	14,4	Vazão 1
19,3	18,2	22,9	15,2	Vazão 2

Algumas propriedades da água e do ar foram necessárias para realizarmos os cálculos, valores considerados para uma temperatura aproximadamente 300K (Tabela 4.3).