Relatório Mecflu Perda de carga distribuida

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CENTRO UNIVERSITÁRIO RITTER DOS REIS - UNIRITTER
FACULDADE DE ENGENHARIA
Mecânica dos Fluidos
RELATÓRIO DE ATIVIDADE PRÁTICA: PERDA DE CARGA DISTRIBUÍDA
Autores:
Arthur Kretzmann 2018110015
Leonardo Brandão 2018110821
Raphael Bedin 201811863
Vinícius Selau 2018115323
Professora: Nathalia Haro
Porto Alegre
2021
SUMÁRIO
1.	INTRODUÇÃO	3
2.	OBJETIVOS DA PRÁTICA	4
3.	MATERIAIS E MÉTODOS	4
4.	RESULTADOS E DISCUSSÃO	5
5.	CONCLUSÕES	6
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS	7
1. INTRODUÇÃO
Quando utilizamos a equação de Bernoulli encaramos que a energia total de um fluido se conserva não ocorrendo perda de energia por fricção nas paredes do duto, para isso consideramos um fluido ideal não viscoso. No entando quando o fluido se aproxima de um fluido real, deve-se considerar a viscosidade, essa viscosidade gera atrito no interior das tubulações ocorrendo perda contínua de energia mecânica de pressão em energia térmica e sonora, chamamos esse fenômeno de perda de carga, ela pode ocorrer em qualquer tipo de escoamento independentemente de ser laminar, de transição ou turbulento.
A perda de carga pode ser classificada em dois tipos: perda de carga principal e perda de carga secundária, sendo os efeitos da perda de carga principal os mais acentuados. As principais variaveis que influenciam nessa perda de carga são a viscosidade, velocidade do escoamento, comprimento da tubulação, diâmetro e a rugosidade do material que é feito o duto, e o que torna a perda de cargas principal a mais severa é devido ela se acentuar com o comprimento da tubulação.
O conhecimento desse assunto torna-se de fundamental importância para a engenharia devido ao crescente nível de urbanização e crescimento populacional, sendo necessários sistemas de tubulações grandes e complexos para suprir as necessidades do homem, assim sendo necessários conhecimentos técnicos para dimensionamento tornando o mais eficiente possível.
2. OBJETIVOS DA PRÁTICA
 O experimento tem como objetivo analisar o comportamento do escoamento da água em tubulações com diferentes materiais e diâmetros, extraindo do experimento diferentes medições de vazão e pressão com o objetivo de determinar matematicamente as perdas de carga experimental e teórico para fins de comparação.
3. MATERIAIS E MÉTODOS
· Tubulação de PVC 25 mm de diâmetro;
· Tubulação de cobre 28 mm de diâmetro;
· Manômetro em U (em mmH2O);
· Rotâmetro (em LPH);
· Válvulas;
· Quadro elétrico;
· Bombas;
· Tanque de acrílico.
Procedimentos adotados:
Primeiro passo: Como o experimento não apresentava riscos aos operadores, os EPIs não foram necessários.
Segundo passo: O início do experimento foi realizado o posicionamento das bombas, mantendo as válvulas A1 e B2 abertas e B1 e A2 fechadas.
Terceiro passo: Foi feito o posicionamento das válvulas das linhas, como foi feito para as tubulações de PVC 25 mm e cobre 28 mm, o experimento foi realizado para duas configurações de posicionamento de válvulas, para a primeira configuração (PVC 25mm) foi colocado: C2 e V04 abertas e V03, V05, V06, V07, V08, V09, V10, V11 fechadas; para a segunda configuração (cobre 28 mm) foi colocado: C2 e V05 abertas e V03, V04, V06, V07, V08, V09, V10, V11 fechadas.
Quarto passo: Foi conectado as mangueiras do manômetro em U na entrada e saída da tubulação (lembrando que foi repetido esse procedimento para cada tubulação que se desejou analisar), a distância das mangueiras em cada tubulação foi de 1 m.
Quinto passo: Após um dos membros foi até o painel elétrico para ligar as bombas, para isso foi verificado se a luz verde em “painel energizado” estava acesa, após foi girado a chave da bomba 2 e foi verificado a luz vermelha indicando que estava ligada, foi posicionado após o potenciômetro indo na opção “controle de vazão” onde foi deixado a linha branca do indicador totalmente na vertical por meio do controle da janela de pop up, sendo essa posição o ponto de partida. Depois foi apertado o botão “liga” e foi verificado a luz verde do inversor foi ativado.
Sexto passo: Foi realizado a variação de vazão girando o potenciômetro de “controle de vazão”, retirando dados de 5 medições diferentes para cada tubulação, esses dados foram tirados do rotâmetro (medidor de vazão) e do manômetro em U (medidor de pressão).
Sétimo passo: Após efetuar o experimento para cada tubulação o equipamento foi desligado, as conversões de unidades de medidas foram realizadas e posteriormente foram efetuados os cálculos necessários para a análise teórica.
Medições:
· PVC 25mm:
 Primeira medição: Segunda medição:
 
Terceira medição: Quarta medição:
 
Quinta medição:
· Cobre 28mm:
Primeira medição: Segunda medição:
 
Terceira medição: Quarta medição:
 
Quinta medição:
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Tabela 1- Dados da tubulação PVC 25 mm.
Tabela 2- Dados da tubulação cobre 28 mm.
Quais são as principais fontes de erros para este experimento?
Entre elas pode ser citado a precisão da escala dos aparelhos de medição empregados na prática, em destaque o rotâmetro e o manômetro, as condições físicas das tubulações e válvulas do experimento quanto a composição, estado de conservação e tempo de uso, e as condições das bombas. Também a presença de joelhos, válvulas e flanges influenciam na perda de carga, e se observarmos esses sistemas acessórios citados aparecem antes das mangueiras de pressão do manômetro em U, ocorrendo uma perda de carga devido ao atrito com esses acessórios já antes da parte onde desejamos analisar (o 1 m da entrada e saída de cada tubulação.
A discrepância foi grande entre os valores teóricos e experimentais?
Sim, notou-se que a perda de carga experimental obtida foi maior que a perda de carga teórica estimada em todos os casos em ambas tubulações.
Analise os dados para cada tubulação e responda. Qual a influência do diâmetro da tubulação, do material e da vazão na perda de carga distribuída?
O diâmetro da tubulação: Influencia na pressão e vazão do fluido, por exemplo se pegarmos um diâmetro de tubulação menor, será necessária uma bomba com maior força para empurrar o fluido, o fluido estará sujeito a maior atrito/fricção com as paredes da tubulação, logo tendo maior perda de carga como consequência.
Material da tubulação: Influencia quanto a rugosidade oriunda do material, essa rugosidade pode ser maior ou menor e é inerente ao material, com materiais sendo mais tendenciosos a ocorrer acumulo de sedimentos na tubulação gerando entupimentos (sendo esse acumulo de material relacionado a escala atômica/molecular devido a interações químicas do material da tubulação com o fluido) ou a perdas de material das paredes da tubulação devido atrito ou oxidação, também referentes a interações químicas, todos esses fatores somados influenciam no fluxo do fluido podendo ocorrer perda de carga.
Vazão: o tipo de regime de escoamento do fluido também é um fator crucial, a tendência é quanto mais próxima a um escoamento turbulento a perda de carga se acentuar, devido ao movimento caótico das partículas que compõem o fluido estarem em choque continuamente com as paredes da tubulação, sendo um fluido que possui um regime de escoamento tendendo mais próximo do laminar a perda de carga ser menor.
5. CONCLUSÕES
Evidenciou-se por meio do experimento a importância de uma análise mais criteriosa para o fluxo de fluidos em tubulações e os efeitos da perda de carga no comportamento do mesmo, pode-se compreender e diferenciar as limitações dos cálculos de perda de carga teórica em relação a obtenção dos valores experimentais e a influência dos sistemas, acessórios,diâmetro, escoamento, materiais na perda de carga do fluido. A prática pôde expandir o horizonte quanto o conteúdo de forma clara e prática com problemas reais que poderão ocorrer na vida profissional de um engenheiro.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ALGETEC soluções tecnológicas em educação; Perda de carga distribuída.
Perda de carga: entenda o que é. guiadaengenharia, 2019. Disponível em: < https://www.guiadaengenharia.com/perda-carga/ >. Acesso em: 28/11/2021.