Relatorio mecflu

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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO Universidade Federal de Alfenas - UNIFAL-MG Campus Poços de Caldas

DETERMINAÇÃO DO FATOR DE ATRITO EM SECÇÃO CIRCULAR

POÇOS DE CALDAS/MG 2012

1 – INTRODUÇÃO

Quando um fluido escoa no interior de um conduto, haverá sempre uma perda de energia sob a forma de calor, que se traduz como perda de carga e está diretamente relacionada com o fator de atrito. A perdaenergética é advinda do atrito interno, este atrito ocorre entre as camadas de fluido que se movimentam com diferentes velocidades e também com a parede interna do tubo, além das turbulências no escoamento que também contribuem. Assim sendo, quanto maior for à rugosidade da parede da tubulação ou mais viscoso for o líquido, maior será a perda de carga. Em instalações hidráulicas, distinguem-se doistipos de perdas de carga: as perdas distribuídas (hf), que são observadas ao longo de tubos retos com seção constante e as perdas singulares (hs), que acontecem nas regiões onde o fluido sofre perturbações bruscas no seu escoamento. Desta maneira, a energia total dissipada num certo trecho será dada pelas soma destas perdas. Sabe-se que quanto maior as perdas energéticas em instalações debombeamento maior é o consumo de energia. Portanto, é necessário que os cálculos das perdas sejam os mais precisos possíveis para um correto dimensionamento do sistema que otimize os gastos. Este trabalho visa determinar, a perda de carga associada ao escoamento de um fluido, em condutos de seção circular constantes, observando os fatores que a influenciam. 2 – METODOLOGIA

O experimento foi realizadocom o auxílio de uma bancada hidráulica MAXWELL (modelo 2167 A) (Figura -1).

Figura -1: Bancada hidráulica utilizada no experimento.

Esta bancada é um sistema que contém três tubos de PVC. Dois deles com o mesmo diâmetro de ¾’’ porém, um com parede interna lisa e o outro com parede interna rugosa. O outro tubo possuí diâmetro de ½’’ com parede interna lisa. Para obtenção dos dados foi usadoum manômetro em U para medir a diferença de pressão entre dois pontos do conduto, uma régua e um cronômetro. Para determinar a perda de carga e o fator de atrito em tubos de seção circular é necessário conhecer a vazão volumétrica de água e a queda de pressão entre dois pontos do tubo, separados por uma distancia qualquer. Iniciou-se o procedimento ligando-se a bomba e ajustando-se o manômetro emdois pontos da tubulação distantes entre si, a fim de medir a diferença de pressão do escoamento. Em seguida, abriu-se progressivamente a válvula que controlava o fluxo de água, de modo que se obteve quatro valores de diferença de pressão, uma máxima, uma mínima e uma intermediária. Para cada diferença de pressão mediu-se a vazão, com cronometro, verificando-se o tempo gasto para o enchimento dotanque da bancada, que

apresentava um volume conhecido pela medida de suas dimensões com uma régua.

3 - MODELO

No interior de um tubo, quando um fluido qualquer escoa de um ponto ao outro, deve-se considerar que haverá sempre uma perda de energia, denominada perda de carga. Esta perda de energia corresponde ao atrito do fluido com a superfície interna da parede do tubo e as turbulênciascausadas durante o escoamento do fluido. Portanto, pode-se dizer que quanto maior for à rugosidade da parede da tubulação ou mais viscoso for o fluido, maior será a perda de energia. Dessa maneira, parte-se da equação do balanço global de energia para o cálculo da perda de carga:

(

)

(1)

Sendo: : velocidade de escoamento; gravidade; : altura; ·: perda de carga.

: pressão; : densidadedo fluido; :

Para a equação 1, se consideram as seguintes condições: regime permanente, fluido incompressível, duto de seção constante, ausência de outras formas de trabalho, tomadas de pressão feitas à mesma altura segundo o eixo vertical de referência, o que implica em “z1 = z2” e “v1 = v2”, resultando na equação (2):
( )

(2)

O fator de atrito f faz-se uso da equação a seguir:

( )...
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