LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS FLUÍDOS PERDA DE CARGA DISTRIBUIDA

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP

INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E SUAS TECNOLOGIAS

LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS FLUÍDOS

PERDA DE CARGA DISTRIBUIDA

FABIO LEITE DA SILVA                  RA: C196FE-2

DOUGLAS ROSA                            RA: C2450J-4

ADRIANO DA COSTA CRUZ          RA: C15EIJ-4

        

Professor:

Dr. Roberto Luís Gomes da Cunha

12/09/2016

                        Turma: EM6P17 – L10

Sumário

1 - INTRODUÇÃO        

2 - OBJETIVO        

2.1 – FUNDAMENTAÇÕES TEÓRICAS        

3.1 – PARTE EXPERIMENTAL        

4 – RESULTADOS EXPERIMENTAIS        

5 – GRÁFICO        

6 – CONCLUSÃO        

7 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS        

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1 - INTRODUÇÃO

        Neste experimento, serão medidas e analisadas as perdas de carga que ocorrem em um sistema experimental, através de técnicas de medição de pressão e vazão que serão empregadas para caracterizar tanto a parcela de perda de carga distribuída e quanto à parcela de perda de carga localizada, e determinar como variam com a vazão e o diâmetro do tubo. Se examinarmos o comportamento do escoamento de fluidos em condutos, será possível distinguir dois tipos de perda de carga, uma vez sabendo que perda de carga é a energia perdida pela unidade de peso do fluido enquanto escoa. O primeiro tipo de perda de carga que se é possível analisar é chamado de perda de carga distribuída, que é indicada por hf ou hL.

Tal perda como o próprio nome diz ela ocorre ao longo de tubos retos, de seção constante, devido ao atrito das próprias partículas do fluido entre si Uma vez que a perda de carga apenas será considerável se houver trechos relativamente longos de condutos, pois o atrito ocorrera de forma distribuída.

O segundo tipo de perda que se pode analisar é chamada de perda de carga locais ou singulares, que são indicadas por hs. Elas acontecem em locais das instalações em que o fluido sobre perturbações bruscas no seu escoamento. Essas perdas podem ser grande em trechos relativamente curtos, como por exemplo, em válvulas, mudanças de direção, alargamentos bruscos, etc. (BRUNETTI, FRANCO, 2008).

 

2 - OBJETIVO

        Neste experimento tem-se como objetivo estudar as perdas de cargas distribuídas e localizadas, em um sistema experimental por meio da obtenção de medidas de pressão.

2.1 – FUNDAMENTAÇÕES TEÓRICAS

        No cotidiano a perda de carga é muito utilizada, principalmente em instalações hidráulicas. Por exemplo, quanto maior as perdas de cargas em uma instalação de bombeamento, maior será o consumo de energia da bomba. Para estimar o consumo real de energia é necessário que o cálculo das perdas seja o mais preciso possível. Segundo (FOX,R.W., McDONALD, P,J, PRITCHARD, 2006), “No caso de escoamentos reais, a preocupação principal são os efeitos do atrito. Estes provocam a queda de pressão, causando uma “perda”, quando comparado com o caso ideal, sem atrito. Para simplificar a analise, a “perda” sera dividida em distribuídas (devidas ao atrito em porções de áreas constante do sistema) e localizadas (devidas ao atrito através de válvulas, tês, cotovelos e outras porções do sistema de área não-constante)”.

A perda de carga distribuida depende do diâmetro (D) e do comprimento (L) do tubo, da rugosidade (ε) da parede, das propriedades do fluido, da massa especifica (ρ), da viscosidade (µ) e da velocidade (V) do escoamento. A rugosidade da parede depende do material de fabricação do tubo bem como seu estado de conservação. De maneira geral um tubo usado apresenta uma rugosidade maior do que um tubo novo. Na tabela abaixo alguns valores de rugosidade para alguns tubos mais comuns, incluindo a condição de uso para alguns tipos.

[pic 1]

Quadro 1: Tabela de rugosidade de tubulações (Fonte: FOX, R.W., McDONALD, P, J, PRITCHARD, 2006).

Dentre as propriedades do fluido, a viscosidade é a mais importante na dissipação de energia. Além de ser proporcional à perda de carga, sua relaçao com as forças de inercia do escoamento fornece um numero admensional, o numero de Reynolds (Re), que é o parâmetro  que indica o regime do escoamento. Para tubulações de seção circular, o numero de Reynolds é calculado conforme a formula abaixo:

Re =  ρ. V. D 

              µ

Após varias experiências para o desenvolvimento de formulas que expressem satisfatoriamente os valores da perda de carga distribuída, destacando-se entre outros, os trabalhos de Moody Rouse, Hazen Willams e Darcy Weisbach.

As perdas de cargas em geral são expressas pela fórmula:

h1 = ΔP = k v2  

         γ         2g

onde h1 – perda de carga [m]

         k – coeficiente de perda de carga (admensional)

         v – velocidade media do escoamento no duto [ m/s]

         g – aceleração da gravidade

        Sendo a forma de Darcy Weisbach conhecida como a forma universal para perda de carga.

 [pic 2]

 L – comprimento da tubulação (m)

V – a velocidade média do fluido (m/s)

D – diâmetro interno da tubulação (m)

g – constante da aceleração da gravidade, 9,8(m/s2)

f – o fator de atrito ou coeficiente de atrito

hL – perda de carga (m)

Uma solução rápida com uma considerável precisão para o cálculo do coeficiente de atrito (f), é utilizar o diagrama de Moody que utiliza a rugosidade relativa (ε/D) em tubulações.