Trabalho de carga cinetica

PERDA DE CARGA CINÉTICA

Entende-se por conduto aquele no qual o fluido escoa à plena seção e sob pressão, muitos dos condutos de seção circular são chamados de tubos ou tubulações. Um conduto é dito uniforme quando a sua seção transversal não varia com o seu comprimento.  Ao escoar por um conduto, o fluido é submetido a variações de pressão, decorrentes de variação na elevação da tubulação, da velocidade de escoamento ou ainda do atrito do fluido com a face interna da parede do conduto.  Em tubulações, a variação na velocidade de escoamento está associada não só às diferentes áreas das seções transversais do tubo, como ocorre nas reduções e ampliações, mas também ao grau de aspereza e de regularidade de sua superfície interna. Em ambos os casos, essa variação na velocidade provoca uma perda de carga, que se pode distinguir dois tipos, a perda de carga distribuída () que acontece ao longo de tubos retos e as perdas de cargas locais ou singulares ( que acontece em locais das instalações em que o fluido sofre perturbações bruscas em seu escoamento, como por exemplo em válvulas, mudanças de direções, obstruções parciais etc.[pic 1][pic 2]

As perdas de cargas localizadas se dividem em carga cinética e comprimento equivalente, vamos estudar neste trabalho as perdas de cargas localizadas em função de energia cinética do escoamento, por sua definição energia cinética é o estado de energia determinado pelo movimento do fluido.

As perdas ocorrem devido a acessórios presentes em uma tubulação, sejam estas curvas, tês, entre outros, que obstruem a passagem do fluido gerando assim uma turbulência no seu fluxo. Abaixo na figura 1 podemos observar estas turbulências ocasionadas devido as obstruções da passagem pelos acessórios no meio, e na figura 2 um exemplo de aplicação com diversos acessórios presentes.

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Fig. 1: Zona de turbulência em uma curva

Fonte: http://www.renatomassano.com.br/dicas/residencial/conceitos_fundamentais.asp

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Fig.2: Exemplo de perdas de cargas localizadas.

Fonte: http://www.escoladavida.eng.br/mecfluquimica/aulasfei/cci.htm

A carga cinética dá-se por , desta forma para calcular a perda de carga localizada utilizamos a expressão abaixo:[pic 5]

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Onde:

K = coeficiente de perda de carga singular

V = velocidade média na tubulação

O valor K é tabelado cujo seus valores são obtidos experimentalmente, como mostram as figuras abaixo.

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Fig. 3: Tabela coeficiente K.

Fonte: http://www.escoladavida.eng.br/mecfluquimica/aulasfei/cci.htm

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Fig. 4: Coeficiente K para estreitamento de áreas.

Fonte: http://www.escoladavida.eng.br/mecfluquimica/aulasfei/cci.htm

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Fig. 5: Coeficiente k para alargamento de áreas.

Fonte: http://www.escoladavida.eng.br/mecfluquimica/aulasfei/cci.htm

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Fig. 6: Coeficiente k para curvas, joelho e registro.

Fonte: http://www.escoladavida.eng.br/mecfluquimica/aulasfei/cci.htm

Exercício resolvido

Em um determinado trecho da seção existe o alargamento do duto, tendo em vista sua vazão 0,2 m³/s. Calcule a perda de carga neste trecho.

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Sendo:

        Diâmetro A= 1 m

        Diâmetro B= 2,5 m

        g= 10 m/s²

       →  Q= V . A[pic 12]

A = π.r²                                                

= π .                                 [pic 13][pic 14]

= 0,785 [pic 15][pic 16]

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Utilizando a tabela de alargamento de seção como mostra no exercício, notamos que utilizamos a velocidade de A e de B pois as velocidades são diferentes neste caso, e também através da tabela verificamos o coeficiente utilizado para um ângulo de 40° como mostra abaixo: