EQUAÇÃO DA ENERGIA E LINHAS DE ENERGIA

[pic 1]

UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO - UFMT 

FACULDADE DE ARQUITETURA, ENGENHARIA E TECNOLOGIA - FAET 

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL - DESA 

BRENO MOREIRA

DANIELY MENDES DA COSTA FELFILI

MARINA DE SÁ HORA SANTOS

OÁTOMO AUGUSTO MARTINHO MODESTO

EQUAÇÃO DA ENERGIA E LINHAS DE ENERGIA

DIFERENÇAS ENTRE A CARGA DE PRESSÃO ESTIMADA E A OBSERVADA

CUIABÁ – MT

JUNHO 2019

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO - UFMT

FACULDADE DE ARQUITETURA, ENGENHARIA E TECNOLOGIA - FAET

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL - DESA

EQUAÇÃO DA ENERGIA E LINHAS DE ENERGIA

DIFERENÇAS ENTRE A CARGA DE PRESSÃO ESTIMADA E A OBSERVADA

[pic 2]

CUIABÁ – MT

JUNHO 2019

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Sumário

1. INTRODUÇÃO............................................................................4

2. OBJETIVOS

2.1 Objetivo Geral.............................................................................5

2.2 Objetivo Específico ....................................................................5

3. METODOLOGIA.........................................................................6

4. RESULTADOS..............................................................................8

5. CONCLUSÃO..............................................................................13

6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.......................................14

1. Introdução

            A crescente concentração de populações nas zonas urbanas, fez-se necessário a busca por técnicas e métodos para a captação, transporte e distribuição hídrica para uma melhor qualidade de vida de todos os habitantes. Grande parte das aplicações da hidráulica na Engenharia faz jus à utilização de tubos, conhecidos como condutos, para o transporte de fluídos. Tendo em vista a pressão de funcionamento, os condutos hidráulicos podem ser classificados em condutos forçados ou condutos livres. Nos condutos forçados a pressão interna é diferente da pressão atmosférica, nele as seções transversais são sempre fechadas, e o fluído circulante, as preenche completamente, tendo movimentos efetuados em qualquer sentido no conduto. Nos condutos livres, o líquido escoante apresenta superfície livre, na qual atua a pressão atmosférica. A seção não necessariamente apresenta perímetro fechado e quando isto ocorre, para satisfazer a condição de superfície livre, a seção transversal funciona parcialmente cheia.

          A hidráulica é o estudo do comportamento dos fluídos, seja em movimento, seja em repouso, sendo responsável pelo conhecimento das leis que regem o transporte, a conversão de energia, a regulação e o controle do fluido agindo sobre suas variáveis. É sabido que na teoria, o fluido tende a manter-se constante, então se não houver qualquer tipo de vazamento ao longo do trajeto, a vazão irá permanecer igual do início ao fim. A energia mecânica inicial será transmitida pelo fluido, por meio de uma diferença de pressão, que deverá realizar algum trabalho em outro ponto do sistema, a força gerada será proporcional a força inicial.

A Equação de Bernoulli nos permite relacionar a pressão e a velocidade de um fluido que escoa linearmente sob efeito da gravidade, permitindo calcular a carga de pressão, onde é calculada a somatória das energias do fluido, sendo elas energia potencial gravitacional, energia cinética e energia de pressão. Quando aplicada energias nas seções de uma tubulação, a equação de Bernoulli fornece a energia e/ou carga total em cada seção. Se o fluído é ideal, a energia total permanece constante em todas as seções. Porém, se o fluído é real, a viscosidade dá origem a tensões de cisalhamento e, portanto, interfere no processo de escoamento. Em consequência, o fluxo só se realiza com uma “perda” de energia, que nada mais é que a transformação de energia mecânica em calor e trabalho. Como a energia calorífica não tem utilidade no escoamento do líquido, diz-se que esta parcela é a perda de carga ou perda de energia, simbolizada comumente por hf.

A Equação de Bernoulli é representada por:

 (1)[pic 4][pic 3]

Em que o primeiro termo se refere à carga de pressão, o segundo a carga de velocidade e o terceiro a carga geométrica. A somatória deles resulta na Energia. Conhecendo-se a trajetória do fluido os valores de  (carga de pressão) podem ser representados através de cotas geométricas em relação ao plano horizontal, a soma  + z (carga de posição) é chamada de carga piezométrica. Se acima dessa carga for acrescentado os valores da energia cinética , obtemos a linha de energia. A linha energética acompanha o escoamento, exceto se for adicionada uma energia externa na tubulação. A equação de Bernoulli é largamente aplicada para estudar turbinas de usinas hidrelétricas, manômetros, fluxo de abastecimento de água, tubulações de gases etc. [pic 5][pic 6][pic 7]

Para o desenvolvimento do experimento, foram utilizados dois cálculos para a carga de pressão: estimada e observada. Para a estimada assume-se como verdadeira a hipótese da conservação da energia, ou seja, ao longo de um sistema hidráulico não há perdas de energia, sendo, E1 = E2 = E3 = E4 na qual E1, E2, E3 e E4 são os termos que representam a energia total do sistema hidráulico e seus componentes estão expressos na equação 1. Logo, para cálculo da observada são consideradas as cargas de pressão, com todas as perdas no sistema e feito a devida comparação para melhor análise.

1. Objetivos

2.1Objetivo Geral

• Desenvolver experimentalmente em laboratório as formas de transformação de energia;
• Na prática, proporcionar ao aluno construir e visualizar linhas de energia;
• Estudar os conceitos de perda de carga distribuída, tendo em vista suas possíveis aplicações em sistemas hidráulicos, principalmente para o dimensionamento e operação do mesmo.

2.2 Objetivo Específico

• Mensurar a vazão média do sistema;
• Mensurar a carga de pressão através do piezômetro;
• Determinar a carga cinética;
• Determinar a linha de energia, através da equação de Bernoulli;
• Expressar em gráficos o comportamento das linhas energéticas para um modelo teórico (energia estimada) e real (energia observada).

1. Metodologia

No experimento, há um sistema de circulação de água em condutos forçados construído sobre um plano de referência. Neste sistema, há um reservatório ligado a uma bomba, que por sua vez, é controlada por uma fonte variável. Em princípio, o ensaio é divido em quatro pontos de leitura como mostra a figura 1, sendo estes, acoplados a tubos piezométricos, com a finalidade de ler a carga de pressão em cada ponto.

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Figura 1: Experimento 1 linhas de energias.