Perda de carga

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PERDA DE CARGA POR ESCOAMENTOS EM DUTOS E ACESSÓRIOS HIDRÁULICOS

PADOIN, C. Z.1; SOUZA, C. M.1; MARTINELLO, K.1; POLLA, M. B.1; DAROS, R. G.1.
1Universidade do Extremo Sul Catarinense – UNESC, Departamento de Engenharia Química.
Campus I, Av. Universitária nº 1105
RESUMO:
PALAVRAS CHAVE: Perda de carga em tubulações; Perda de carga em equipamentos; comprimento equivalente; atrito.INTRODUÇÃO

Sempre que a velocidade de um fluido varia, tanto em direção como em valor absoluto, devido à presença de acidentes, mudanças na direção do fluxo ou diâmetro dos tubos, produz-se um atrito, devido a configuração geométrica, adicional ao atrito com a superfície devido ao fluxo através do tubo reto. (Apostila Soluções Práticas para Ensino e Pesquisa, aula prática IPAT).
A perda decarga, especificamente em acessórios, é um fator relevante em dimensionamento de qualquer sistema de bombeamento, visto que é imprescindível o cálculo do comprimento equivalente para determinar a potência de uma bomba, por exemplo [AZEVEDO, 1973; BLACK, 1979].
No presente relatório, a perda de carga em acessórios e dutos foi medida para diferentes vazões, referenciado com uma coluna de clorofórmiocolorido, com a finalidade de obter o comprimento equivalente a um tubo reto, para cada acessório, Além disso, o módulo didático ainda tem como opção complementar a determinação de Fatores como atrito de Fanning, num tubo reto do mesmo material do circuito.

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1 Perda de Carga

Quando um líquido escoa de um ponto para outro no interior de um tubo, ocorrerásempre uma perda de energia, denominada perda de pressão (Sistemas de ventilação ou exaustão) ou perda de carga (Sistemas de bombeamento de líquidos). Esta perda de energia é devida principalmente ao atrito do fluído com uma camada estacionária aderida à parede interna do tubo (BRAGA, 2009).

Destacam-se dois tipos de perda de carga: distribuída e localizada. A primeira é causada pelo conduto em si.O segundo tipo é causado principalmente por acessórios da canalização: curvas, reduções, válvulas, conexões, entre outros [McCABE, 2005].
No cotidiano a perda de carga é muito utilizada, principalmente em instalações hidráulicas. Quanto maior as perdas de cargas em uma instalação de bombeamento, maior será o consumo de energia da bomba. Para estimar o consumo real de energia é necessário ocálculo das perdas de carga.

2.2 Perda de Carga Distribuída

Para o cálculo desta perda pode-se utilizar inúmeras expressões que foram
determinadas experimentalmente, porém aqui será citado a Fórmula Universal ou de Darcy-Weisbach: (Carvalho, 2007):
As equações referentes a este tipo de queda de pressão são descritas abaixo:

2.2.1 Método de Moody–Rouse:
É um dos mais utilizados para o cálculode perda de carga distribuída. Usa-se o valor de e/D (rugosidade relativa) e número de Reynolds (Re) para obter o valor de f (coeficiente de atrito)
hl= ∆Pγ=fLDV22g (1)
hl: perda de carga (Pa); f: coeficiente de atrito; L:comprimento da tubulação (m); D: diâmetro da tubulação (m); V:velocidade(m/s); g:aceleração da gravidade (m/s2).
A rugosidade relativa é expressa pelo quocienteentre o diâmetro da tubulação e a rugosidade absoluta (e/D).

2.2.2 Método de Hazen-Williams:
Para água, esgoto e diâmetros maiores de 50 mm, é o método mais empregado.
hl= P1-P2γ=L*10,641C1,85*Q1,85D4,87 (2)
C: Coeficiente que depende da natureza do material empregado na fabricação dos tubos e das condições de suas paredes internas; Q: vazão (m3/s); D: diâmetro, (m); L: comprimento datubulação (m).

2.2.3 Método de Darcy-Weissbach:
Muitas vezes é mais prático aplicar esta equação quando é conhecida a vazão, e não a velocidade:
hl=0,0826*CfL*Q2D5 (3)
Para o cálculo de Cf tem-se a fórmula de Swamee-Jain:
Cf= 1,325[lnε3,7*D+5,74Re0,9]2 (4)

É conveniente lembrar que um escoamento pode ser classificado duas formas, turbulento ou laminar. No escoamento laminar há um...
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