Relatório apresentado para avaliação na disciplina de Laboratório I do curso de Engenharia Química do Centro de Ciências Tecnológicas da Universidade Regional de Blumenau – FURB.

JOSEANE SUSIN

LEANDRO HENRIQUE DOS SANTOS CABRAL

MOACIR DERETTI JUNIOR

PATRICK LAURENS STOLFI

PERDA DE CARGA EM DUTOS

Relatório apresentado para avaliação na disciplina de Laboratório I do curso de Engenharia Química do Centro de Ciências Tecnológicas da Universidade Regional de Blumenau – FURB.

                                             

Prof. Laércio Ender

BLUMENAU

2006[pic 1]

SUMÁRIO

INTRODUÇÃO        

OBJETIVO        

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA        

Escoamento laminar e turbulento        

Perda de Carga e Fator de Atrito        

DESENVOLVIMENTO        

Materiais        

Procedimento        

RESULTADOS        

CONCLUSÃO        

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS        

INTRODUÇÃO

Na Engenharia Química, são utilizados vários cálculos para dimensionamento de equipamentos. Dentre estes cálculos está o do fator de atrito, o número de Reynolds, perda de carga, etc.

Neste experimento faremos o cálculo do fator de atrito para dois dutos de diferentes diâmetros, utilizando três fórmulas diferentes encontradas na literatura, e a comparação entre os valores de perda de carga encontrados.

OBJETIVO

        Este experimento visa determinar o fator de atrito em duas tubulações, com diferentes diâmetros. O fator de atrito será determinado através do conhecimento do diâmetro dos tubos, da rugosidade relativa, do comprimento do tubo e da vazão do sistema, que com a qual podemos determinar a velocidade do escoamento, o número de Reynolds e o fator de atrito.

        Serão determinados os fatores de atrito para diferentes vazões e serão elaborados os diagramas de rugosidade relativa versus fator de atrito, conhecido como diagrama de Mood.

[pic 2]

Figura 1 –Diagrama de Mood.

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA[pic 3]

Escoamento laminar e turbulento

A observação do movimento dos fluidos mostra a existência de dois regimes de escoamento que apresentam características distintas, e que foram denominados respectivamente de regime laminar e de regime turbulento.

Nos escoamentos reais, sempre existem pequenas perturbações, causando turbulência transitória ou permanente, tornando-se necessário, portanto, determinar quando um regime de movimento é estável ou não.

Osborne Reynolds apresentou em 1883 uma demonstração da existência dos regimes de escoamento, laminar e turbulento. Ele utilizou um tubo transparente no qual a água escoa, partindo de um reservatório onde se encontra em repouso (Figura 2). Um filete de tinta é injetado na corrente de água, permitindo a visualização do escoamento através do comportamento deste filete. Se o filete escoa de forma retilínea ao longo da tubulação sem ocorrer uma mistura efetiva com a água, então o escoamento é dito laminar. Caso haja uma mistura rápida com a água, resultando no desaparecimento do filete, o escoamento atinge o regime turbulento.        Normalmente em tubulações, admite-se que o escoamento seja laminar para Re < 2300, e para Re > 2300 o escoamento torna-se turbulento.

Figura 2 –Experiência de Reynolds

A transição de escoamento laminar para turbulento em tubos é, portanto função da velocidade do fluido (Figura 3). Reynolds observou que além da velocidade, também o diâmetro do tubo, a viscosidade e a massa específica influenciam a natureza do escoamento. Estas quatro variáveis combinadas em um único parâmetro adimensional, Re ≡ ρvD/μ, formam o número de Reynolds, simbolizado como Re.

Figura 3 – Transição Laminar/Turbulento

O motivo pelo qual o escoamento laminar torna-se subitamente turbulento não é completamente entendido até a atualidade. Muitas teorias foram propostas para explicar o fenômeno. A teoria das pequenas perturbações, isto é, as forças viscosas são maiores do que as forças de inércia associadas com as perturbações e estas são prontamente amortecidas. Entretanto, acima do Re crítico o escoamento é instável e as perturbações eventuais são prontamente amplificadas e difundidas.

[pic 4]                                        (1)

Onde:

• Re: Número de Reynolds

• ρ: massa específica do fluido (kg/m3)
• v: velocidade média de escoamento do fluido (m/s)
• μ: viscosidade do fluido (kg/m.s)
• D: diâmetro interno do tubo (m)

Perda de Carga e Fator de Atrito

Nos escoamentos dos fluidos reais, uma parte de sua energia se dissipa em forma de calor e nos turbilhões que se forma na corrente do fluido. Essa parte de energia é consumida pelo fluido real ao vencer diversas resistências que não foram levadas em conta ao tratarmos de um fluido real. Uma das resistências é causada pela viscosidade do fluido real e a outra é pelo contato do fluido com a parede interna do tubo. A perda de carga devido ao contato do fluido com a parede pode ser calculada, aproximadamente, a partir de expressões empíricas pela definição de fator de atrito em tubulações e acessórios.