Fundamentos de Hidráulica e Hidrometria

FACULDADE PITÁGORAS[pic 1]

Mara Ketlen de Castro

  Michael de Oliveira

Fundamentos de Hidráulica e Hidrometria

Perda de Carga Distribuída 

Relatório apresentado à disciplina de Fundamentos de Hidráulica e Hidrometria, do curso de Engenharia Civil da Faculdade Pitágoras Unidade Barreiro de Belo Horizonte (MG).

Orientador: José Eustáquio

Belo Horizonte

Maio de 2018

SUMÁRIO

1 – OBJETIVO DO EXPERIMENTO  ----------------------------------------------------------------------

2 – DESENVOLVIMENTO TEÓRICO ---------------------------------------------------------------------

3 – MATERIAIS UTILIZADOS ------------------------------------------------------------------------------

4 – EQUAÇÕES PARA OS CÁLCULOS DE VAZÃO

5 – EXEMPLO DE CÁLCULO (DETALHAMENTO DE UM DOS CÁLCULOS)

6 – PROCEDIMENTOS

7 – ESBOÇO DO EQUIPAMENTO

8 – CONCLUSÃO

9 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1 – Objetivo do Experimento

Este  experimento tem como objetivo medir a perda de carga em um dos tubos lisos de PVC que compõe a bancada hidráulica e estabelecer a relação entre os diversos parâmetros que compões a perda de carga e discutir os resultados obtidos de acordo com os conceitos teóricos de escoamento dos fluídos.

2 – Desenvolvimento Teórico

O fluido é submetido a variações de pressão, devido a variação na elevação da tubulação, da velocidade de escoamento e do atrito do fluido com a parede interna do conduto. Um registro é um componente de tubulação que apresenta uma perda de carga variável, que é utilizado para controlar a vazão no conduto.

O registro de gaveta não é um bom controlador de vazão, por que a sua perda de carga não apresenta um comportamento linear em função do fechamento, sendo usado então como um registro de seccionamento. O registro de globo apresenta uma boa linearidade e em função do curso, podendo então, ser utilizado como controlador de vazão.

A viscosidade tem uma influência sobre a velocidade ao longo de uma dada seção da tubulação. Em tubulações, a variação na velocidade de escoamento não está somente associada as diferentes áreas das seções transversais do tubo, como ocorre nas reduções e ampliações, mas também ao grau de aspereza da parede interna.

Nos dois casos, essa variação na velocidade provoca uma perda de energia hidráulica, chamada perda de carga, que é dividida em:

_ Perda localizada, devido a reduções, curvas, válvulas, registros.

_ Perda distribuída, devido ao atrito do fluido com a parede do tubo, ao longo de toda a sua extensão, com área transversal constante.

A perda de carga consiste em uma perda energética no escoamento, que parece como uma diminuição da pressão no escoamento a jusante. Esta perda de carga, chamada hL, é relacionada na equação de Bernoulli.

Ela é em função do comprimento do duto, da rugosidade do material que compões o duto, da velocidade do escoamento, do diâmetro do duto e do tipo do escoamento.

O estudo que trata do escoamento de fluidos incompressíveis ao longo de tubulações, seja laminar ou turbulento é determinada pelo parâmetro número de Reynolds.

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3 – Materiais Utilizados

- Bancada hidráulica, onde o escoamento pressurizado será criado;

- Bomba de ½ cv, com frequência de rotação de 60 HZ;

- Reservatório de água de 500 l de capacidade;

- Registro de gaveta, utilizado para controlar a vazão;

- Cronômetro, utilizado para se obter o tempo de coleta de volume;

- Recipiente com medição de volume, utilizado para se obter a vazão;

- Manômetro para medir a diferença de pressão entre dois pontos da tubulação;[pic 2]

                     

                                            Bancada Hidráulica

        [pic 3]

• [pic 4]

           

               Registro de Gaveta                                            Piezômetro

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                 Calculadora

4 – Equações para os Cálculos de Vazão

Primeiramente, utilizamos a equação par encontrar o número de Reynolds, que é:

         

              ρ x V x D

Re= ___________      

                  μ

v   em cm/s;   d  em  cm;  é a  viscosidade em Stokes

Depois, usaremos a Equação de Bernoulli para achar a perda de carga:

P1   +   V1²    +   g.Z1    =   P2   +   V2²    +    gZ2    +   hL

___       ___                        ___        ___

           ρ            2                            ρ            2

h= altura da partícula de fluído

P = Pressão do fluxo do fluído

V = velocidade linear da partícula de fluído

g = aceleração da gravidade, idealizado 9,81m/s²

5 – Exemplo de Cálculo (Detalhamento de um dos Cálculos)

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Velocidade = [pic 11]

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Número de Reynolds → [pic 16]

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Fator de fricção → [pic 21]