Relatório perda de carga singular Mecânica dos Fluidos Aplicada
Por: Marco Aurélio • 13/11/2015 • Relatório de pesquisa • 2.610 Palavras (11 Páginas) • 1.436 Visualizações
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Mecânica dos Fluidos Aplicada / Engenharia Mecatrônica
TÍTULO: PERDA DE CARGA SINGULAR
Nome dos integrantes do grupo | Matricula | Turma |
Felipe Ap. Rosalin Martins | B75220-3 | EA5P15 |
Marco Aurélio Tomaz Grava | B664ID-6 | EA6P15 |
Rafael Reis Barros Bartanha | A8254I-4 | EA6P15 |
Ulisses Candido | B83JCC-6 | EA6P15 |
Professora Juliana Braga Silva
Bauru – SP
21/09/2015
- INTRODUÇÃO E FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Para o correto dimensionamento de sistemas de bombeamento e de tubulações é de suma importância o estudo da perda de carga. Nesse relatório foi realizado um estudo sobre as perdas de carga singular e distribuída de um fluido dentro de condutores cilíndrico, com e sem registros, através de experimento realizado em laboratório.
- Perda de Carga
A perda de carga pode ser definida como a “energia perdida pela unidade de peso do fluido quando escoa”, segundo Brunetti (2008).
Ao escoar um fluido nas canalizações, este sofre algumas variações que causam uma perda de energia, tais causas são: estabelecer ou elevar a turbulência, mudar a direção ou alterar a velocidade. Segundo F. Barral, “as partículas do fluido em contato com a parede do conduto adquirem sua velocidade, ou seja, velocidade nula, e então passam a influir nas partículas vizinhas através da viscosidade e da turbulência, dissipando energia”.
Parte desta energia mecânica disponível converte-se em calor, que é dissipado devido ao atrito e provoca um abaixamento da pressão total do fluido ao longo do escoamento, resultando na perda de carga distribuída.
A perda de carga pode ser dividida em dois tipos, distribuída ou singular. Na perda de carga distribuída, tem-se a perda de energia ao longo de tubos retos e longos. A perda de carga singular é resultado da instalação de válvulas, registros, alargamentos nos tubos, mudanças de direção etc.
- Perda de Carga Distribuída
Na perda de carga distribuída, tem-se a perda de energia distribuída em uma tubulação reta e longa, devido ao atrito entre as partículas.
As paredes internas das tubulações apresentam rugosidade e o fluido tem uma determinada viscosidade. Estes fatores estão ligados a uma perda de pressão distribuída, “fazendo com que a pressão total vá diminuindo gradativamente ao longo do comprimento da tubulação” segundo Barral.
- Perda de Carga Singular
Como dito por Brunetti (2008), a perda de carga singular ou localizada, é definida como a perda causada por mudanças bruscas em seu escoamento. Essa perda de carga é causada pelos diversos acessórios de canalização, como por exemplo válvulas, registros, curvas da tubulação, alargamentos bruscos, entre outras.
Em todas as análises experimentais, existe um grau de incerteza nos dados obtidos, que advém das características dos equipamentos utilizados e também de cada operador. Por isso é necessário determinar a incerteza dos dados obtidos e representa-la. Para isso calcula-se o desvio padrão (σ), conforme apresentado na equação (1) e a estimativa de erro (ε), equação (2), de cada um dos dados obtidos, utilizando a precisão dos equipamentos (p) e o desvio padrão como referência para cálculo do erro.
(1)[pic 2]
(2)[pic 3]
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A partir da vazão e da área da tubulação por onde escoa um fluido, é possível calcular sua velocidade. Para determinar a área da tubulação, utiliza-se a equação (3), tendo o diâmetro (D) sendo medido experimentalmente. Para encontrar a velocidade, utiliza-se a equação da vazão, equação (4), onde a vazão (Q) pode ser determinada experimentalmente.
(3)[pic 5]
(4)[pic 6]
Uma das maneiras de encontrar a perda de carga é através da equação de Bernoulli, equação (5). Em determinadas ocasiões, é possível anular a velocidade, pois a velocidade é igual em toda extensão do tubo. A altura também pode ser desconsiderada, pois esta não foi variada, chegando à equação (6). No caso da tubulação sem registro, a perda de carga total pode ser considerada como a perda de carga distribuída.
(5)[pic 7]
(6)[pic 8]
A perda de carga singular () pode ser calculada através da equação (7), subtraindo a perda de carga total encontrada no tubo com registro () da perda de carga distribuída (). Pelo fato de os tubos com registro e sem serem do mesmo material, a especificação do fabricante é de que tem as mesmas características, portanto a perda de carga distribuída encontrada no tubo sem registro pode ser utilizada para o cálculo da perda de carga singular no tubo com registro.[pic 9][pic 10][pic 11]
(7)[pic 12]
O número de Reynolds é utilizado para determinar o regime de escoamento em uma tubulação, podendo ser calculado através da equação (8).
(8)[pic 13]
Com Reynolds calculado, é possível encontrar o fator de atrito (f) no diagrama de Moody-Rouse, apresentado no anexo A.
Outra maneira de encontrar a perda de carga é através da equação (9), onde tem-se a velocidade (v), o comprimento equivalente (Leq), o diâmetro da tubulação (D) e o fator de atrito (f), que depende do tipo de tubulação e do número de Reynolds. Para ser obtido em regimes de escoamento turbulentos com tubulações consideradas lisas o fator de atrito só depende do número de Reynolds.
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