Lab. hidraulica - perda de carga distribuida

PERDA DE CARGA DISTRIBUÍDA

Objetivo

Quando um fluido escoa ao longo de condutos, o Princípio da Aderência provoca a formação de diagramas de velocidades nas seções do escoamento. Isto significa que as partículas do fluido deslizam umas sobre as outras provocando um atrito interno (tensões de cisalhamento). Este atrito provoca uma perda de energia no fluido que pode ser detectada pela queda irreversível da pressão. Logo, ao calcular a carga,

H = V² 2g+Pγ+z

em duas seções de um conduto de seção constante, horizontal, é possível observar a redução da mesma ao longo do escoamento. Esta redução da carga devido ao atrito é a perda de carga do escoamento.

A perda de carga ao longo de condutos retos de seção constante denomina-se "perda de carga distribuída" e indica-se por hf. Deseja-se estabelecer uma expressão empírica para a determinação de hf para ser utilizada no cálculo da perda de carga em instalações. Pode-se verificar experimentalmente que:

hf = f (L, DH, v, K, ν)

onde: L comprimento do trecho do conduto DH = diâmetro hidráulico do conduto (DH = D, se o conduto for circular) V = velocidade média na seção do fluido K = rugosidade média equivalente do conduto ν = viscosidade cinemática do fluido.

Verifica-se que: hf = f LDHV²2g

Um dos objetivos desta experiência é verificar parcialmente esta expressão, isto é, verificar que hf = f (V2). Para isto, lembrando que V = Q/A, varia-se Q na tubulação e determina-se hf = f(Q). Este gráfico deverá formar uma parábola, a partir de vazões relativamente altas.

O outro objetivo é verificar que f (coeficiente da perda de carga distribuída) é função de Re (no de Reynolds). O gráfico f = f (Re) corresponde a um trecho do diagrama de Moody-Rouse, para uma curva de rugosidade K = cte., já que no laboratório ficaria complicado variar o K da tubulação.

Resumindo, o objetivo da experiência, além da observação do