Perda de carga e comprimento equivalente

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Perda de Carga
e
Comprimento Equivalente

Objetivo

Este resumo tem a finalidade de informar os conceitos básicos para
mecânicos e técnicos refrigeristas sobre “Perda de Carga” e “Comprimento
Equivalente” , para que os mesmos possam utilizá-los, futuramente, para
especificar bombas hidráulicas e tubulações para instalação de condicionadores
de ar do tipo Split.

Tubulação

Operfeito dimensionamento de uma instalação hidráulica e seus
componentes, tais como válvulas e principalmente de bombas hidráulicas
depende em muito das dimensões e da correta disposição da tubulação a serem
utilizadas. Abordaremos a perda de pressão, conhecida como perda de carga de
uma rede hidráulica.

Dimensionamento da Tubulação

Ao se dimensionar as linhas de sucção e recalque, asconsiderações
relativas ao custo tendem a favorecer as linhas de diâmetro tão pequeno quanto
possível. Entretanto, quedas de pressão, ou perda de carga, na linhas de
recarga e sucção causam perda de capacidade da bomba e compressor e
aumentam a potência necessária. Perdas excessivas nas linhas de sucção, no
caso de bombas hidráulicas, podem causar o aparecimento de cavitação, no
rotor, econseqüentemente a perda desta bomba.

Perda de Carga (P)

Sempre que um fluido se desloca no interior de uma tubulação ocorre
atrito deste fluido com as paredes internas desta tubulação, ocorre também uma
turbulência do fluido com ele mesmo, este fenômeno faz com que a pressão que
existe no interior da tubulação vá diminuindo gradativamente à medida com que o
fluido se desloque, esta diminuição dapressão é conhecida como “Perda de
Carga (P)”.
Desta forma a perda de carga seria uma restrição à passagem do fluxo do
fluido dentro da tubulação, esta resistência influenciará diretamente na altura
manométrica de uma bomba (H) e sua vazão volumétrica (Q), e em caso de
sistemas frigoríficos, a diminuição de sua eficiência frigorífica. Em resumo, em
ambos os casos um aumento de potênciaconsumida.


Velocidade

Da mecânica dos fluidos sabemos que quanto maior a velocidade de um
fluido dentro de uma tubulação maior será a perda de carga deste fluido. Desta
forma podemos concluir que para diminuirmos a perda de carga basta
diminuirmos a velocidade do fluido.
Mas velocidade menor para mantermos uma mesma vazão volumétrica (Q)
será necessário utilizar tubulações de maiordiâmetro, o que acarreta em uma
instalação de custo mais elevado.
A relação entre a vazão volumétrica e a velocidade pode ser escrita como:

Vazão Volumétrica = Velocidade x Área interna da tubulação

. Q v . A
Onde:

Q = Vazão volumétrica (m3 / s)
V = Velocidade do fluido dentro da tubulação (m / s)
A = Área interna do Tubo (m2)

Resumindo com velocidades muitogrande ocorrerá um aumento da perda
de carga (P) do sistema, o que acarretará um maior consumo de energia nas
bombas e compressores, desta forma quando estivermos dimensionado as
tubulações da rede hidráulica ou sistema frigorífico devemos pensar em um
projeto que garanta ao mesmo tempo que se possa ter velocidade, para garantir
a necessária vazão de fluido com uma mínima perda de carga, como menor
custo da instalação.

Para facilitar o projeto, a ABNT estabelece alguns valores de vazão de água
e sua respectiva velocidade máxima dentro de uma tubulação.


Cálculo da Perda de Carga (P)

Existem diversas equações que podem ser utilizadas para o calculo da
perda de carga no interior de uma tubulação, que são estudados em cursos de
“Mecânica dos Fluidos”, emnosso caso adotaremos a equação de Darcy-
Weissbach;

A perda de Pressão ou perda de carga (P) provocada pelo atrito no
interior de um tubo cilíndrico, para diversos fluidos homogêneos, como no caso
da água, pode ser expresso pela equação de Darcy-Weissbach;

Onde:

P = Perda de Pressão (m)
L = Comprimento Equivalente da Tubulação (m)
D =...
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