Hidraulica e Hidrologia

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HIDRÁULICA E HIDROLOGIA LABORATÓRIO

PERDA DE CARGA DISTRIBUIDA

1 . INTRODUÇÃO

1. Escoamento em Dutos

      O transporte de fluídos é feito através de condutos projetado para tal finalidade. Os condutos podem ser aberto para a atmosfera, assim recebendo a nome de canais, ou fechado, onde a pressão é maior que a atmosférica, sendo assim denominados “duto sob pressão”.

        No duto sob pressão é característico o escoamento provocado por uma bomba hidráulica.

1.  Perda de Carga

        O escoamento interna em uma tubulação sofre forte influência das paredes, dissipando energia ao longo do caminho percorrido devido ao atrito. As partículas do fluído em contato com a parede do duto adquirem uma velocidade nula, e passam a agir nas partículas vizinhas através da viscosidade e da turbulência.

        A Perda de Carga Distribuída consiste que ao longo do comprimento dos dutos retilíneos causa uma perda de pressão distribuída, fazendo com que a pressão total diminua gradativamente.

        Esta perda de carga depende do diâmetro e do comprimento do tubo, da rugosidade ɛ da parede, das propriedades do fluído, da massa específica ρ, da viscosidade µ e da velocidade do escoamento.

           

            2 . OBJETIVO

      Medir a perda de carga distribuida nos tubos da bancada hidráulica, e estabelecer a relação entre diversos  parâmetros que compõem na perda de carga.

      Determinar a relação que existe entre perda de carga e velocidade do escoamento.

3 . PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

  O experimento foi realizado em uma bancada hidráulica onde, inicialmente foi verificado se todos os registros estavam fechados e apenas os registros R1, R6, R12, R17 e R23 foram abertos.

  Foi acoplado as mangueiras nos engates responsáveis pelas tomadas de pressão do tubo ½” PVC RÍGIDO (pontos P9 e P16) e aos pressostatos 1 e 2.

Após a verificação dos registros, a acoplagem das mangueiras no lugar correto, a bomba 1 foi acionada seguindo as etapas abaixo mencionada:

•   Ligar disjuntor junto ao painel elétrico, ligando o Led indicando          “energizado”;
•   Acionar botão “Parte” (botão verde), assim os instrumentos se iluminam;
•   Ajustar a potência da bomba 1 no máximo (o ajuste do potência máxima realizada deve ser aquela que não ultrapasse a escala do pressostato, de modo a permitir sua leitura), e ligue a bomba;

  Repetir as operações variando a velocidade do escoamento, ajustando a potência da bomba de forma que seja possível realizar a medida com mais de duas velocidades distintas, assim anotando-as nas tabelas 2 e 3.

  Verificando se todos os registros estão fechados e mantenha manter o registro R1 (registro da bomba) aberto, abrir os registros R6, R12, R17 e R23, fixar as mangueiras azuis nas tomadas de pressão do tubo ½” PVC RÍGIDO (pontos P9 e P16) e acoplar aos pressostatos 1 e 2.

  No Painel elétrico ligue o disjuntor e o Led indicará que está energizado, acione a chave “Start”, assim inversores de frequência e multimedidor será ligado.

  Ajustar a potência da bomba 1 no máximo (cuidando do ajuste do potencial para que não ultrapasse a escala do pressostato), e ligue a bomba.

  Repetir as operações variando a velocidade do escoamento, ajustando a potência da bomba de forma que seja possível realizar a medida com mais de duas velocidades distintas.

          4 . PRECISÃO DOS EQUIPAMENTOS

• Paquímetro 0,05 mm;
• Régua 0,1 cm;
• Pressostato1 digital 0,01 bar
• Pressostato2 digital 1 mbar  
• Medidor de vazão 1,67x10-6 m3/s

                 

           5 . RESULTADOS E DISCUSSÃO

Considerando a espessura do tubo de PVC RÍGIDO igual a 2,0 mm; viscosidade cinemática da água ט = 10-6 m2/s; viscosidade dinâmica da água

µ = 10-3 N.s/m2; massa específica da água ρ = 1000 kg/m3; aceleração da gravidade g = 9,8 m/s2; ƔH2O = 10000 N/m3.

Os dados obtidos durante o experimento para o escoamento com a velocidade V1, V2 e V3 no medidor digital estão relacionados na Tabela 1,2 e 3.                                

O diâmetro externo da tubulação foi medido com o auxílio de um paquímetro em três pontos distintos do tubo para o cálculo da área circular da tubulação, eq. 1, seus valores estão descritos na Tabela 4.

  equação 1[pic 2]

Tabela 1 – Dados obtidos para o escoamento com velocidade v1.

Medidas (Xi)	Q (m3/s)	P1 (Pa)	P2 (Pa)
1	1,54x10-3	158x103	90,6x103
2	1,54x10-3	159x103	92,6x103
3	1,55x10-3	158x103	92,3x103
Média[pic 3]	1,54x10-3	158,3x103	91,8x103
s	5,77x10-6	577,4	1,007x103
erro	3,33x10-6	577,4	581,4

        Tabela 2 – Dados obtidos para o escoamento com velocidade v2.

Medidas (Xi)	Q (m3/s)	P1 (Pa)	P2 (Pa)
1	1,14x10-3	91x103	51,8x103
2	1,14x10-3	91x103	51,2x103
3	1,15x10-3	90x103	51,2x103
Média [pic 4]	1,14x10-3	90,5x103	51,4 x103
s	5,77x10-6	577,4	346,4
erro	3,33x10-6	577,4	200