LABORATÓRIO - PERDA DE CARGA LOCALIZADA - TEÓRICO

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LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS FLUIDOS
PERDA DE CARGA LOCALIZADA
ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO
CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504
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PERDA DE CARGA LOCALIZADA
1. BOMBA CENTRÍFUGA
As bombas são equipamentos destinados a bombear um líquido em um sistema.
Na bancada do laboratório virtual, você irá encontrar duas bombas centrífugas de 0,5
cv cada. Elas serão utilizadas para succionar a água do reservatório de água, tendo
como recalque as tubulações, onde serão realizados os experimentos de perda de
carga. Será possível também controlar a vazão da bomba pelo potenciômetro que se
encontra no painel.
2. ROTÂMETRO
O rotâmetro é um medidor de vazão que indica diretamente a vazão do fluido
que está passando na tubulação que está instalado. Este dispositivo é composto de um
tubo de seção variável, com uma graduação e uma parte móvel, como uma esfera ou
um flutuador, que é carregado para cima a medida que o fluido passa pelo medidor.
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3. MANÔMETRO DIFERENCIAL
O manômetro digital é um equipamento utilizado para medir a pressão do ar
comprimido pelo fluido que passa na tubulação, indicando a diferença de pressão nos
pontos medidos. Esta diferença de pressão é conhecida como perda de carga.
4. MEDIDORES INDIRETOS DE VAZÃO
Os medidores indiretos de vazão são acessórios que são utilizados para medir a
vazão que está passando pela tubulação, utilizando para isso a diferença de pressão
entre duas seções. Devido à sua construção, eles provocam perdas de pressão na
tubulação, ou seja, causam perda de carga. Na bancada, teremos dois medidores
indiretos de vazão, o tubo de venturi e a placa de orifício.
O medidor de vazão tubo de venturi é o elemento que consiste numa entrada
convergente conectada a uma seção cilíndrica chamada “garganta” numa seção de
expansão cônica, denominada “divergente”, e possui duas tomadas de pressão que
são utilizadas para medir a pressão.
Figura 1 - Tubo de venturi.
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O medidor do tipo placa de orifício tem o objetivo de medir indiretamente a
vazão através do diferencial de pressões à jusante e montante de uma placa que
possui um orifício.
Figura 2 - Placa de orifício.
5. VÁLVULAS
Válvulas são mecanismos de manobra que são utilizados para controlar a vazão
de um fluido dentro de uma tubulação. Na bancada, temos válvulas do tipo gaveta,
agulha, esfera de metal e esfera de PVC.
Quando essas válvulas estão totalmente abertas, é possível observar uma
perda de carga. Devido à sua forma construtiva, ao começar a fechar uma válvula, o
seu mecanismo interno, que pode ser uma esfera ou um obturador, aumenta a
restrição da passagem do fluido, aumentando assim a perda de carga na tubulação e,
por consequência, diminuindo a vazão do fluido dentro da tubulação, podendo chegar
até o ponto de bloquear completamente a passagem.
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Figura 3 - Válvulas.
6. FILTRO
Filtros são elementos utilizados para realizar a limpeza do fluído que passa por
uma tubulação. Para realizar a remoção do material particulado que se encontra no
fluido, o filtro possui um elemento filtrante que pode reter partículas de várias
gramaturas.
Devido à forma do filtro e da existência do elemento filtrante é observado uma
perda de carga.
Figura 4 - Filtro.
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7. PERDA DE CARGA LOCALIZADA
Devido à viscosidade do fluido e seu atrito com as paredes internas da
tubulação e acessórios, há uma transformação contínua de energia mecânica em
energia térmica entre duas seções durante o escoamento. Essa dissipação de energia
mecânica é chamada de perda de carga.
Johann Nikuradse (1894-1979) foi o engenheiro alemão que primeiro
desenvolveu experimentos na área de hidráulica com o intuito de estudar o
escoamento em tubos rugosos e lisos, bem como a relação do atrito entre o fluido e a
tubulação com a velocidade desenvolvida pelo fluido durante o escoamento.
Por se tratar de um fenômeno que ocorre em todo tipo de escoamento,
laminar ou turbulento, para qualquer tipo de fluido, e um fenômeno que ocorre em
tubulações e acessórios, o estudo da perda de carga se torna imprescindível para o
conhecimento e dimensionamento de uma instalação hidráulica.
A perda de carga em acessórios é causada pelas variações bruscas de área da
seção do acessório ou mudança de direção do fluxo como joelhos, curvas, válvulas, etc.
A perda de carga em acessórios pode ser calculada através da equação ℎ =
k. V
2
2g
, onde k representa o coeficiente de perda localizada do acessório; v representa a
velocidade média do fluido no interior da tubulação e; g representa a aceleração da
gravidade.
Os valores de k são muitas vezes tabelados e dependem do material e da forma
dos acessórios. É possível encontrar na literatura fórmulas, tabelas e diagramas que
indicam os valores de k para cada acessório.
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Figura 5 - Diagrama gráficos de valores de K.
Figura 6 - Tabelas de valores de K.
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Outro método para o cálculo da perda de carga localizada é o do comprimento
equivalente, onde cada acessório responsável por uma perda de carga localizada
equivale a um trecho de tubulação retilínea. Tal comprimento pode ser inserido na
equação de perda de carga contínua somando-se ao comprimento original da
tubulação, para o cálculo da perda de carga total:
HL =
����2
2��
(1)
Figura 7 - Tabela com os comprimentos equivalentes em metros de tubulação de PVC rígido.
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Fox , Mc Donald, Pritchard. Fintrodução à mecânica dos fluidos . 8 edição , 2014.
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	PERDA DE CARGA LOCALIZADA
	1.BOMBA CENTRÍFUGA
	2.ROTÂMETRO
	3.MANÔMETRO DIFERENCIAL
	4.MEDIDORES INDIRETOS DE VAZÃO
	5.VÁLVULAS
	6.FILTRO
	7.PERDA DE CARGA LOCALIZADA
	REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS