Determinação da Perda de carga em tubos e acessórios

FACULDADE PITÁGORAS DE UBERLÂNDIA

FENÔMENOS DE TRANSPORTE

1ª Aula Prática: Determinação da Perda de Carga em Tubos e Acessórios

Componente: Breno Santana Nichikaua Almeida

Curso: Eng. Mecânica – Terça-Feira

Professor: Tiago de Assis Silva

Uberlândia, 24 de abril de 2018

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SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO        02

1. Objetivo        02
2. Fundamentação teórica        02

1. MATERIAIS E METODOLOGIA EXPERIMENTAL        04

1. Materiais        04
2. Procedimento experimental        07

1. Primeira parte – Tubo 1 (15 mm de diâmetro externo) .......... 07
2. Segunda parte – Tubo 2 (22mm de diâmetro externo) .......... 07

1. RESULTADOS E DISCUSSÕES        08

1. Valores medidos experimentalmente        08
2. Valores calculados        09
3. Gráficos        12

1. Gráficos de perda de carga em função da velocidade

média        12

1. Gráficos de projeção de perda de carga em função da

velocidade média        13

1. Gráficos de comparação dos resultados dos Tubos

1 e 2        15

1. CONCLUSÕES        16

APÊNDICE A – Código de MATLAB para o Tubo 1        17

APÊNDICE B – Código de MATLAB para o Tubo 2        19

APÊNDICE C – Funções criadas para cálculo dos parâmetros        21

APÊNDICE D – Código para geração dos gráficos comparativos entre os resultados dos Tubos 1 e 2        23

REFERÊNCIAS        24

1. INTRODUÇÃO

1. Objetivo

Este relatório tem como objetivo determinar experimentalmente a perda de carga em tubos e comparar com os valores de perda de carga previstos teoricamente, além de comparar as perdas de cargas em tubos diferentes diâmetros.

1. Fundamentação Teórica

Segundo Livi (2012, p.112) “A perda de carga é a energia mecânica por unidade de peso do fluido que é dissipada devido ao atrito viscoso. ”, ou seja, está relacionada à parcela de energia mecânica que é convertida em energia térmica devido ao atrito viscoso.

Considerando-se um tubo na posição horizontal e de diâmetro constante, onde ocorre um escoamento de um fluido de massa específica , pode-se calcular a perda de carga distribuída  utilizando-se a equação de Bernoulli. [pic 1][pic 2]

[pic 3]

Para isso mede-se a pressão  no ponto (1) e a pressão  no ponto (2) separadas por um comprimento . Como o tubo está na horizontal e tem o diâmetro constante tem-se que[pic 4][pic 5][pic 6]

[pic 7]

e

[pic 8]

assim a Eq.(1) pode ser reescrita assim

[pic 9]

e será a equação utilizada na determinação da perda de carga experimental no primeiro tubo do relatório proposto. Já em casos onde utilizamos piezômetros posicionados nos mesmos pontos (1) e (2) a perda de carga dá-se pela equação

[pic 10]

        A perda de carga distribuída pode ser calculada teoricamente utilizando-se as equações de Darcy-Weisbach

[pic 11]

e de Hazen-Willians

[pic 12]

onde:

        [pic 13]

         é o comprimento do trecho proposto[pic 14]

 é a velocidade média de escoamento[pic 15]

 é a rugosidade relativa do tubo[pic 16]

 é o número de Reynolds do escoamento[pic 17]

 é o coeficiente de Hazen-Willians[pic 18]

 é a vazão[pic 19]

É importante lembrar que a Equação de Hazen-Willians pode ser utilizada apenas em escoamentos de água em regime turbulento, além de não levar em consideração a variação da massa específica e da viscosidade com a temperatura, o que faz com que ela seja menos precisa que a Equação de Darcy-Weisbach.

Para o cálculo do número de Reynolds utiliza-se a equação

[pic 20]

e para o cálculo da velocidade média do escoamento a equação

[pic 21]

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1. MATERIAIS E METODOLOGIA EXPERIMENTAL

1. Materiais

Foram utilizados durante o procedimento experimental os seguintes materiais:

• Bancada de hidráulica Maxwell;

[pic 22]

Figura 1 – Bancada de hidráulica Maxwell.

[pic 23]

Figura 2 – Bancada de hidráulica Maxwell, outro ângulo.

[pic 24]

Figura 3 – Detalhe do reservatório e caixa de acrílico para medidas de vazão da Bancada de hidráulica Maxwell.

• Piezômetro Maxwell;

[pic 25]

Figura 4 – Piezômetro Maxwell (unidade de medida = cm, altura máxima = 110cm).

• Manômetro Cidepe;

[pic 26]

Figura 4 – Manômetro Cidepe (unidade de medida = kgf/cm², pressão máxima = 1 kgf/cm²).

• Termômetro;
• Cronômetro;
• Trena;
• Paquímetro.

[pic 27]

Figura 5 – Trena, Termômetro, Cronômetro e Paquímetro.

1. Procedimento experimental

1. Primeira parte – Tubo 1 (15 mm de diâmetro externo)

Ligar a bomba à tomada, conectar os manômetros nos pontos 1 e 2 da tubulação superior da bancada de hidráulica e verificar se não há vazamentos nas conexões. Em seguida, dar a partida na bomba e aguardar a estabilização do escoamento, para que saia do regime transiente para o permanente. Feito isso deve-se abrir os drenos para que todo o ar que está na tubulação possa sair. Terminada a etapa de preparação iniciar as etapas de coleta de dados.