Perda de Carga

Resumo

O objetivo deste estudo foi a determinação da perda de carga em um trecho de escoamento de fluido provocada pela própria tubulação e por um acessório, neste caso válvula gaveta aberta.

Os valores de perda de carga foram obtidos a partir da variação da vazão do fluido, sempre em duplicata, em uma linha de escoamento, em uma frequência constante de 1100 rpm. Buscou-se mostrar que a perda de carga apresenta valores diferentes para cada vazão, onde quanto maior a quantidade de fluido em escoamento, maior a velocidade, provocando assim um aumento de atrito da tubulação com o fluido. A partir destes valores foi possível determinar o fator de Darcy e o número de Reynolds, para assim construir o Diagrama de Mooody experimentalmente, que ira nos levar a uma analise de comparação com o diagrama da literatura.

A leitura da pressão foi realizada a partir do piezômetro, onde seus valores foram obtidos a partir da leitura da diferença de altura do liquido para cada trecho da linha.

Os valores obtidos experimentalmente foram comparados com os valores teóricos apresentando comportamentos muito semelhantes, porém existindo erros entre os dois valores.

1. Introdução

Perda de carga é a diminuição da pressão total ao longo do escoamento. Essa dissipação de energia se deve a viscosidade do fluido e também ao seu atrito com a tubulação causando uma diminuição de sua velocidade.

A perda de carga pode ser classificada de duas formas, perda de carga distribuída e localizada.A primeira acontece somente por causa da tubulação, aonde a pressão vai diminuindo gradativamente ao longo do comprimento do tubo, já a perda de carga localizada ocorre devido ao uso de acessórios, que tem como objetivo o controle do fluxo de escoamento, a junção de dois tubos e a mudança de direção do fluxo do fluido.  

Sendo assim, a perda de carga tem uma grande influência na passagem do fluido ao longo do comprimento da tubulação e essa resistência interfere diretamente na vazão volumétrica e na altura manométrica de uma bomba, causando um aumento da potência consumida.

Este trabalho tem como objetivo calcular e avaliar a perda de carga em determinados trechos da tubulação e a perda de carga localizada nos acessórios em uma linha de escoamento de fluido, neste caso água. Os valores de perda de carga foram determinados experimentalmente a partir da medição de pressão utilizando o piezômetro, e foram comparados com os valores teóricos, determinados a partir de cálculos. Além disso, foi determinado também o fator de Darcy e o número de Reynolds, possibilitandoa construção do Ábaco de Moody.

O Diagrama de Moody mostra, em uma escala logarítmica, a diminuição do fator de atrito com o aumento do número de Reynolds.

1. Materiais e Métodos

1. Materiais

• Balança
• Bomba centrífuga
• Cronômetro
• Piezômetro
• Reservatório de água
• Trena
• Tubulação de cobre
• Válvula gaveta

1. Fundamentos Teóricos

2.2.1 Constantes e Parâmetros

As variáveis utilizadas nas equações apresentadas no memorial de cálculo encontram-se na Tabela 1.

Tabela 1- Lista de variáveis

Simbologia	Definição	Unidade
g	Aceleração da gravidade	[m/s²]
A	Área de escoamento do fluido	[m2]
L	Comprimento da tubulação no volume de controle	[m]
k	Coeficiente de perda de carga
ρ	Densidade da água	[kg/m³]
D	Diâmetro da tubulação	[m]
f	Fator de Darcy
M	Massa da água	[Kg]
mi	Massa do reservatório vazio	[Kg]
e	Rugosidade absoluta	[m]
∆P	Variação da pressão no volume de controle	[mca]
Re	Número de Reynolds
t	Tempo de enchimento do reservatório	[s]
μ	Viscosidade do fluido	[Pa.s]
Q	Vazão volumétrica	[m³/h]
v	Velocidade do fluidode escoamento	[m/s]
lwf	Perda de carga	[m]
lwa	Perda de carga no acessório	[m]

Os parâmetros utilizados e seus respectivos valores são apresentados na Tabela 2.

Tabela 2- Constantes utilizadas no processo

Parâmetro	Valor
L (m)	0,5
D (m)	0,0381
ρ (kg/m³)	1000
μ (Pa.s)	0,001
g (m²/s)	9,81
(kg)[pic 1]	29,6
e (m)	0,0000015

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