Perda de carga

1. INTRODUÇÃO E FUNDAMENTOS

Quando um fluido escoa ao longo de condutos, o Princípio da Aderência provoca a formação de diagramas de velocidades nas seções do escoamento. Isto significa que as partículas do fluido deslizam umas sobre as outras provocando um atrito interno (tensões de cisalhamento). A energia mecânica é então convertida em energia térmica na forma de variação de energia interna e calor em um processo irreversível, ou seja, essa energia é perdida, resultando em uma queda de pressão do escoamento.

Conhecer essa queda de pressão do escoamento em uma tubulação é fundamental para um projeto hidráulico ou determinar a pressão de algum tubo cuja pressão seja desconhecida.

O objetivo desse experimento é verificar a queda de pressão que ocorre em um trecho da tubulação da bancada didática do laboratório de hidráulica, bem como levantar informações importantes como a rugosidade do tubo (e) e o fator de atrito(f). Ao final, deve-se traçar curvas, tais como hf = f( ∀ ) e f = f(Re), para se analisar o escoamento e as respectivas perdas.

Durante o escoamento, o atrito provoca uma perda de energia no fluido que pode ser detectada pela queda irreversível da pressão.

1.1. Fundamentação

No ultimo experimento realizado foi pedido para encontrar a velocidade (V), a perda de carga distribuída () e o fator de atrito , todos os três foram calculados e apresentados junto as tabelas 1, 2 e 3.     [pic 1][pic 2]

Todas as medidas foram retiradas três vezes e com isso, calculada uma média que apresenta um erro, encontrado pela relação entre o desvio padrão e a precisão dos equipamentos.

Todos os cálculos foram feitos com a teoria de propagação de erros, conforme suas operações.

A perda de carga é um método utilizado para se calcular a perda de energia que há ou haverá em determinada tubulação, conexão, registro etc...

Existem três tipos de perda de carga, normal, distribuída e linear, o método que foi utilizado para calcular a perda de carga do experimento será a perda de carga distribuída que se da pela formula abaixo.

                                                                                       (1)[pic 3]

Para o calculo da velocidade, do numero de Reynolds e do fator de atrito f é necessário adotar-se as equações mostradas abaixo:

Primeiramente é calculada a velocidade (m/s) da tubulação da bancada hidráulica,

                                                                           (2)[pic 4]

Depois de encontrada a velocidade será necessário calcular o numero de Reynolds,

                                                                                           (3)[pic 5]

Após encontrado os dois resultados será possível encontrar o fator de atrito  (parâmetro utilizado para calcular a perda de carga de uma tubulação devido ao atrito da mesma). A forma mais rápida e segura de se encontrar o fator se da pelo diagrama de Moody Rouse criado por Hounter Rouse (1906-1996) que dois anos mais tarde foi recriado por Lewis F. Moody (1880-1953) na forma usada hoje. O agora diagrama de Moody é dado na figura abaixo.[pic 6]

[pic 7][pic 8]

Fonte: fracademic.com

2. OBJETIVO

O objetivo desse experimento é a compreensão da teoria e da prática das perdas de cargas distribuídas, o Principio da Aderência, verificando as quedas de pressões que ocorrem em um trecho de tubulação da bancada didática do laboratório de hidráulica, assim como levantar informações importantes como a rugosidade do tubo (e) e o fator de atrito(f). Ao final, deve-se traçar curvas, tais como hf = f( ∀ ) e f = f(Re), para se analisar o escoamento e as respectivas perdas.

3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

3.1. Materiais utilizados

• Bancada Hidráulica

A bancada é uma parte de um circuito hidráulico fechado, constituída por um conjunto de tubos e outros componentes. (Válvulas, registros, bomba hidráulica, caixa auxiliar, etc.).

• Pressostato digital

O pressostato digital é usado para transmitir sinais elétricos referentes a entradas de pressão de ar comprimido e/ou gás inerte e também para a leitura instantânea da pressão no display.

• Medidor de vazão digital

O medidor serve para controlar o fluxo (vazão) de fluidos de um processo. É um aparelho que permite a definição da quantidade de líquidos, gases e sólidos que passa por meio de uma seção de escoamento por uma unidade de tempo.

•Bomba hidráulica

Responsável por bombear o liquido hidráulico por todo o equipamento (bancada hidráulica).

3.2. Procedimento

Antes de iniciar o procedimento, verifica-se se todos os registros estão fechados. Abrir os registros somente que serão utilizados no experimento. Ligar a bomba no máximo com o devido cuidado para que não ultrapasse a escala do pressostato para medição. O experimento visa coletar dados em 3 repetições com a mesma velocidade e, para isso, desligar a bomba.

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO

4.1- Precisão dos equipamentos

Precisão dos equipamentos utilizados no laboratório:

• Paquímetro: 0,05 mm
• Régua: 0,1 cm
• Pressostato 1: 0,01 Bar
• Pressostato 2: 1 mBar

4.2- Dados do experimento

• Viscosidade Cinemática da Água: [pic 9]=10-6 m³/s

• Viscosidade Dinâmica da Água: = 10-3 N.s/m²[pic 10]

• Massa Específico da Água:  = 1.000 kg/m³[pic 11]

• Peso Específico da Água:  = 10.000 N/m³[pic 12]

• Aceleração da Gravidade: g= 9,8 m/s²

4.3- Dados obtidos no experimento

[pic 13]

Medidas	Q (m³/s)	P1 (Pa)	P2 (Pa)
1	0,001575	164000	88800
2	0,001576	162000	91600
3	0,001573	163000	92400
Média	0,001574	162000	90933

Valores encontrados tabela v1: