Escoamento em condutos turbulentos

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Engenharia Civil – 6º semestre - Noturno

Curso: Hidraúlica II

ALUNO: Fernando-

2º ATIVIDADE COMPLEMENTAR DE HIDRAULICA II – ESCOAMENTOS EM CONDUTOS TURBULENTOS E LIVRES.






1. Escoamento em condutos forçados
Entende-se por conduto forcado aquele no qual o fluido escoa aplena seção e sob pressão. Os condutos de seção circulares são chamados de tubos ou tubulações. Um conduto é dito uniforme quando a seção transversal não varia com o seu comprimento.
Apresentam-se as principais formulas que caracterizam a equação da resistência para condutos forçados.

* Formula Universal (Darcy-Weisbach)
A equação universal e usada para qualquer tipo de liquido emqualquer regime de escoamento, sendo também considerada uma equação teórica.

Sendo f denominado fator de atrito (adimensional). Esse fator (f) depende do número de Reynolds (NR) e da rugosidade relativa (Rr), ou seja:

Sendo: e – rugosidade absoluta (m) da parede interna da tubulação.
Calculo do fator de atrito (f) – Swamee (1993): permite o calculo tanto para o escoamento laminar como para oescoamento turbulento (liso, de transição e rugoso):

Por sua vez, também e possível a obtenção do fator “f” através do diagrama de Moody, que pode ser visto na Figura 9.
Nas soluções dos problemas práticos de escoamento utilizando a formula Universal, se distinguem, basicamente, três tipos de problemas:
1o Tipo: São dadas a vazão (Q), o diâmetro da tubulação (D), a rugosidade absoluta (e) dasparedes internas da tubulação (que varia com tipo de material da tubulação) e a viscosidade cinemática (ν) do liquido escoado (que varia com a sua temperatura). A incógnita
para ser calculada e a perda de carga unitária (J = hf/L) ou a perda de carga (hf), se for dado o comprimento (L) da tubulação.
2o Tipo: São dados o diâmetro da tubulação (D), a rugosidade absoluta (e) das paredes internas datubulação (que varia com tipo de material da tubulação), a viscosidade cinemática (ν) do liquido escoado (que varia com a sua temperatura) e a perda de carga unitária (J =hf/L). A incógnita para ser calculada e a vazão (Q) e/ou velocidade de escoamento (v).
3o Tipo: São dadas a vazão (Q), a rugosidade absoluta (e) das paredes internas da tubulação (que varia com tipo de material da tubulação), aviscosidade cinemática (ν) do liquido escoado (que varia com a sua temperatura) e a perda de carga unitária (J). A incógnita para ser calculada e o diâmetro da tubulação (D).
Quando se utiliza calculadora programável ou computador a resolução dos três tipos de problemas e bastante facilitado, inserindo-se a equação:

* Fórmula de Hazen-Williams
A equação de Hazen-Williams foi desenvolvida emcondições praticas que limitam sua aplicação, ou seja, para agua com temperatura de 20 graus e diâmetros maiores que 2”. A seguir apresenta-se suas formas matemáticas.

Sendo, C o coeficiente relacionado à rugosidade interna do material da tubulação, dimensional.
J – perda de carga unitária ocorrida na tubulação (m/m).
Existem muitas outras fórmulas empíricas como a equação de Hazen-Williams,que permitem a estimativa direta da perda de carga de um liquido, em situações especificas.
Perda de carga em tubulações com múltiplas.
Christiansen estudou a redução de perda de carga em tubulações com múltiplas saídas equidistantes, chegando a um fator “F” para calculo da perda de carga em tubulação de múltiplas saídas equidistantes, definido por:

Sendo: N – número de saídas;
m – expoenteda velocidade na equação considerada para calculo de hf.

1. Escoamento em condutos livres
O escoamento feito em um conduto livre ou canal e caracterizado pela atuação da pressão atmosférica em pelo menos um ponto de cada seção de escoamento, podendo ser a seção aberta ou fechada.
Os canais podem ser classificados em naturais, tais como córregos, rios e estuários, e artificiais, de seção...
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