Relatório de prda de carga localizada

[pic 1]

Disciplina: Hidráulica e Hidrologia – Engenharia Civil

PERDA DE CARGA SINGULAR

Nome dos integrantes do grupo	Matrícula	Turma
Lucas Pollini de Camargo	B760HF-4	EC6R15
Luis Eduardo Pagan Faria	B62778-6	EC6R15
Márcio Martins de Souza	B737HI-7	EC6R15
Mayra Forchetto	T18224-7	EC6R15
Roberta Bueno Polonio	B933HI-0	EC5Q15

Profs. Renata Abdallah - Richard Faria

Bauru (SP)

09/09/2015

1. INTRODUÇÃO E FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

1. Introdução

Denomina-se perda de carga ou perda de pressão sempre que um fluído escoar de um ponto para outro no interior de um tubo.

A perda de carga localizada ou singular são originadas pelas variações bruscas na geometria do escoamento, como mudanças de direção ou seção do fluxo, devido, principalmente a turbulência, ao aumento de atrito entre a água e a tubulação, a alteração da velocidade do fluxo e ao choque entre partículas de água que ocorrem nessa região.

Este fenômeno sempre ocorre quando o fluido passa por um obstáculo físico. Os obstáculos físicos mais comuns são: curvas, ramificações, registros abertos parcial ou totalmente, reduções, ampliações, entradas e saídas de canalizações, entradas e saídas de bombas, crivos nas sucções das bombas.

Os fatores de atrito que influenciam na perda de carga são:

- Natureza do fluído escoado (peso específico, viscosidade): Como as bombas são fabricadas basicamente para o bombeamento de água, não há necessidade de agregarem-se fatores ao cálculo de perdas de carga, em se tratando desta aplicação;

- Material empregado na fabricação dos tubos e conexões (PVC, ferro) e tempo de uso: Comercialmente, os tubos e conexões mais utilizados são os de PVC e Ferro Galvanizado, cujas diferenças de fabricação e acabamento interno (rugosidade e área livre) são bem caracterizadas, razão pela qual apresentam coeficientes de perdas diferentes;

- Diâmetro da tubulação: O diâmetro interno ou área livre de escoamento é fundamental na escolha da canalização já que, quanto maior a vazão a ser bombeada, maior deverá ser o diâmetro interno da tubulação, a fim de diminuir as velocidades e, consequentemente, as perdas de carga;

- Comprimento dos tubos e quantidade de conexões e acessórios: Quanto maior o comprimento e o número de conexões, maior será a perda de carga proporcional do sistema. Portanto, o uso em excesso de conexões e acessórios causará maiores perdas, principalmente em tubulações não muito extensas;

- Regime de escoamento (laminar ou turbulento): O regime de escoamento do fluído é a forma como ele desloca-se no interior da tubulação do sistema, a qual determinará a sua velocidade, em função do atrito gerado. No regime de escoamento laminar, os filetes líquidos (moléculas do fluído agrupadas umas às outras) são paralelos entre si, sendo que suas velocidades são invariáveis em direção e grandeza, em todos os pontos.

No regime de escoamento turbulento, os filetes movem-se em todas as direções, de forma sinuosa, com velocidades variáveis em direção e grandeza, em pontos e instantes diferentes.

Todos os tubos tem um comprimento que medimos em seus trechos retos, este comprimento podemos definir como o comprimento real da instalação, as curvas, válvulas e demais singularidades existentes no sistema também representam uma grande parcela da perda de carga, e representaremos como se ela fosse um tubo reto, e qual seria a perda de carga que ela causaria se ela fosse um tubo reto. Esta representação de uma singularidade como se fosse um tubo reto é conhecida como “Comprimento Equivalente”.  Existem diversas tabelas, que apresentam o comprimento equivalente para diversas singularidades em função de seu diâmetro nominal, para tubos de diferentes materiais, como mostrado na figura 2.

1. Fundamentação teórica

As perdas de carga podem ser calculadas pela fórmula empírica de Darcy-Weisbach:

                                                                                         (1)[pic 2]

Ou pela fórmula experimental, usando a equação de Bernoulii:

                                                                                                 (2)        [pic 3][pic 4]

Onde:

Hp = perda de carga (m);

ΔP = diferença de pressão;

γ = peso específico do fluído;

f = fator de atrito;

L = comprimento do duto (m);

D = diâmetro interno da tubulação (m);

V = velocidade de escoamento do fluido (m/s);

g = aceleração da gravidade (m/s²).

Os valores de f (fator adimensional de correção denominado fator de atrito ou fator de atrito de Darcy) são levantados experimentalmente e podem ser obtidos através do diagrama de Moody, desde que o duto seja de seção circular, e conhecidos Re (número de Reynolds), dado por:

                                                                                               (3)[pic 5]

Onde:

Re = número de Reynolds;

 = massa específica do fluido (kg/m³);[pic 6]

 = velocidade de escoamento (m/s);[pic 7]

D = diâmetro interno da tubulação (m);

 = viscosidade dinâmica do fluido (Pa.s).[pic 8]

E o coeficiente de rugosidade relativo, dado por:

                                                                                                        (4)[pic 9]

Onde:

r = coeficiente de rugosidade relativo;

K = coeficiente de rugosidade absoluta do material (mm);

D = diâmetro interno do conduto (mm).

Para o cálculo da velocidade, utiliza-se a seguinte fórmula:

                                                                                                       (5)[pic 10]