Portfólio - FENÔMENOS DE TRANSPORTE _ WORD

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<p>...............................................................................................................................</p><p>ENGENHARIA CIVIL - MÓDULO CIENTÍFICO II</p><p>ROBERT ADRIANO DE SOUZA – RA 534082019</p><p>FENÔMENOS DE TRANSPORTE</p><p>PERDA DE CARGA DISTRIBUÍDA</p><p>Belo Horizonte</p><p>2021</p><p>FENÔMENOS DE TRANSPORTE</p><p>PERDA DE CARGA DISTRIBUÍDA</p><p>Trabalho apresentado ao Curso de Engenharia Civil do Centro Universitário ENIAC para a disciplina Fenômenos de Transporte.</p><p>Prof. (a). Maria Cristina Tagliari Diniz</p><p>OBJETIVO</p><p>O escoamento em condutos fechados possui ampla aplicação na indústria, construção civil, geração de energia, entre outros. Devido à viscosidade do fluido e seu atrito com as paredes internas da tubulação, há uma transformação contínua de energia de pressão em energia térmica e sonora entre duas seções de um tubo, durante o escoamento. Essa dissipação de energia mecânica é chamada de perda de carga.</p><p>Por se tratar de um fenômeno que ocorre em todo tipo de escoamento, laminar ou turbulento, e para qualquer tipo de fluido, o estudo da perda de carga em tubulações se torna imprescindível para o conhecimento técnico e projeto de uma instalação hidráulica.</p><p>Como parte das atividades deste laboratório, você irá analisar o comportamento do escoamento da água em tubulações de diferentes diâmetros e materiais, medindo a perda de carga em cada caso.</p><p>Será possível, ainda, variar a vazão do escoamento e verificar sua influência no sistema estudado.</p><p>1. ABORDAGEM</p><p>Verificar a relação de dependência entre a perda de carga e a vazão;</p><p>Determinar o número de Reynolds para cada caso estudado e sua implicação na análise dos dados, bem como o tipo de escoamento (laminar, de transição, ou turbulento);</p><p>Utilizar a equação da continuidade para determinar a velocidade de escoamento de um determinado fluido;</p><p>Analisar como o material utilizado na fabricação dos condutos influencia na queda de pressão de um fluido em movimento;</p><p>Comparar os resultados obtidos nas medições com os valores teóricos esperados.</p><p>2. ONDE UTILIZAR ESSES CONCEITOS?</p><p>O estudo da perda de carga no escoamento em tubulações é de fundamental importância, tanto em aplicações residenciais e da construção civil, como na indústria em geral. O projeto de sistemas de bombeamento de água, controle de processos industriais, sistemas de filtração, estações de tratamento de esgoto, entre outros, tem grande dependência dos conceitos aqui apresentados e aplicados no equipamento didático. Quando se deseja determinar, numa instalação hidrossanitária residencial, o diâmetro das tubulações que serão utilizadas e em que nível ficará instalada a caixa d’água, recorre-se ao cálculo da perda de carga no escoamento dos fluidos para determinar se a pressão nos pontos de utilização (pia, chuveiro, vaso sanitário, etc) é suficiente para cada diâmetro de conduto considerado. Na indústria, quando se deseja determinar a altura manométrica (pressão de descarga) e vazão de uma bomba que será utilizada num processo, analisa-se o comprimento que a linha terá e os acessórios que serão utilizados (válvulas, joelhos, filtros, etc) para assim escolher o modelo adequado, baseando-se na perda de carga causada pelos componentes do sistema. Além dessas, existem inúmeras outras aplicações na engenharia aos conceitos aqui citados.</p><p>1. O EXPERIMENTO</p><p>Neste laboratório virtual, você seguirá as instruções contidas no roteiro, possibilitando a obtenção da diferença de pressão entre os pontos de medição (perda de carga) utilizando o manômetro em U. De posse desses dados, é possível compará-los com os resultados teóricos esperados. É essencial para o funcionamento adequado do experimento e correta aquisição de dados que as instruções contidas no roteiro sejam seguidas rigorosamente.</p><p>1. SEGURANÇA</p><p>Para a realização deste experimento você não precisará utilizar equipamentos de proteção individual (EPIs). Antes de iniciar a operação do sistema, verifique se as válvulas estão na posição correta, se as mangueiras para medição da perda de carga estão plugadas, e se a bomba que você irá utilizar está habilitada.</p><p>1. CENÁRIO</p><p>A bancada didática de Mecânica dos Fluidos e Bombas é composta por tubulações de PVC, acrílico, e cobre com diferentes diâmetros, acessórios para medição de perda de carga localizada, bombas responsáveis pelo deslocamento forçado do fluido e medidores de pressão diferenciais. Outros acessórios e componentes secundários, além dos já citados, serão descritos a seguir:</p><p>LINHAS DE PERDA DE CARGA DISTRIBUÍDA: São compostas por 4 tubulações de PVC (diâmetro 32mm), PVC (diâmetro 25mm), Cobre (diâmetro 28mm) e Acrílico (diâmetro 25mm). Possuem 2 pontos de medição de pressão distando 1 metro entre eles.</p><p>ACESSÓRIOS DE PERDA DE CARGA LOCALIZADA: Diversos dispositivos utilizados na montagem de sistemas de tubulações (joelhos, curvas, expansões, contrações, válvulas, filtros, etc) são apresentados no equipamento didático. Conectores pneumáticos estão posicionados antes e depois de cada um deles, para que a queda de pressão localizada possa ser mensurada.</p><p>MEDIDORES DE VAZÃO: São dispositivos destinados à obtenção da vazão do escoamento do fluido. O Tubo de Venturi e a Placa de Orifício, presentes no equipamento, são 2 deles. Através da perda de carga entre 2 pontos destes acessórios, é possível obter a vazão aplicando a equação da conservação da energia. Além desses, existe ainda um medidor do tipo rotâmetro, que permite a aquisição da vazão de água através do sistema utilizando um êmbolo e uma escala graduada, pelo princípio do equilíbrio de forças.</p><p>MEDIDORES DE PRESSÃO: Na bancada se encontram 4 tipos de medidores de pressão. O manômetro em U, o manômetro digital, os manômetros de Bourdon e os manovacuômetros. Todos eles serão abordados de forma mais aprofundada no sumário teórico e roteiro dos experimentos.</p><p>QUADRO ELÉTRICO: Reservado ao controle elétrico do sistema. Contém um inversor de frequência destinado a realizar o controle das bombas centrífugas. Possui as funções de liga/desliga, botão de emergência e controle de vazão.</p><p>Bombas: Tipo centrífuga de 0,5CV de potência e ligação elétrica 220V trifásica. São utilizadas para succionar a água do reservatório inferior, tendo como recalque o sistema em estudo. São fornecidas duas bombas de mesmo modelo.</p><p>Tanque de acrílico: Reservatório apoiado sobre a mesa destinado a realizar acúmulo de água através do fechamento da válvula de retorno ao tanque inferior.</p><p>RESPOSTA:</p><p>O perfil de velocidades encontra-se hidro dinamicamente desenvolvido quando ele cessa de variar ao longo da direção axial do tubo.</p><p>Na região de desenvolvimento o núcleo do escoamento é acelerado e o fluido próximo da parede é retardado pela ação da viscosidade.</p><p>Em regime permanente a equação da energia para um processo isotérmico sem adição ou remoção de trabalho é dada acima. A seção é a entrada e a saída.</p><p>Quanto maior o diâmetro, menor a perda de carga. O diâmetro é inversamente</p><p>proporcional à perda de carga. Quanto maior a velocidade do fluido, maior a perda de carga. A rugosidade depende do material do tubo.</p><p>Alguns fatores que influenciam nas perdas de carga são: a natureza do fluido escoado, natureza das paredes dos tubos como o diâmetro e seu envelhecimento, o regime de escoamento do fluido e a velocidade do escoamento.</p><p>Perda de Carga Distribuída ou Primária: A parede dos dutos retilíneos causa uma perda de pressão distribuída ao longo do comprimento do tubo, fazendo com que a pressão total vá diminuindo gradativamente ao longo do comprimento.</p><p>A pressão dinâmica depende de alguns fatores da tubulação, tais como: Traçado da tubulação e diâmetros adotados. O valor de pressão dinâmica é, a pressão estática menos o valor das perdas de carga localizadas e distribuídas.</p><p>CONCLUSÃO</p><p>Assim, podemos concluir através dos estudos que o dentro dos Fenômenos de Transporte, matéria de estudos de engenharia, aplicada pela Faculdade ENIAC, no Curso de Engenharia colaborou para o estudo sobre Perda de Carga em Condutos</p><p>Forçados é de extrema importância para o avanço nas pesquisas hidráulicas que avaliam o atrito do fluido em escoamento nas tubulações e as perdas decorrentes pelos componentes instalados nos sistemas.</p><p>A Perda de carga distribuída, esse tipo de perda de carga ocorre em trechos de tubulação retilíneos e de diâmetro constante. Ela se dá porque a parede dos dutos retilíneos causa uma perda de pressão distribuída ao longo de seu comprimento que faz com que a pressão total vá diminuindo gradativamente, daí o nome perda de carga distribuída.</p><p>Já a Perda de carga localizada, ocorre em trechos da tubulação onde há presença de acessórios, sejam eles: válvulas, curvas, derivações, registros ou conexões, bombas, turbinas e outros. A presença desses acessórios contribui para a alteração de módulo ou direção da velocidade média do escoamento e, consequentemente, de pressão no local, ou seja, age alterando a uniformidade do escoamento.</p><p>Dessa forma, há contribuição para o aumento da turbulência no fluido e essa turbulência provoca a perda de carga. Neste caso, a perda de carga é provocada pelos acessórios na tubulação e recebe o nome de perda de carga localizada.</p><p>REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS</p><p>Espartel, Lélis. Hidráulica aplicada / Lélis Espartel. – Porto Alegre : SAGAH, 2017. 120 p. : il. ; 22,5 cm. ISBN 978-85-9502-026-9 1. Engenharia - Hidráulica aplicada. I. Título, recurso eletrônico.</p><p>Materiais de Estudos do ENIAC.</p><p>Moody, L. F. 1944. Friction factors for pipe flow. Transactions of the ASME, 66(8), 671–684. Munson, B. R., Young, D. F., & Okiishi, T. H. 2004. Fundamentos da Mecânica dos Fluidos. 4a ed. São Paulo: Blucher.</p><p>ELEMENTOS Finitos: primeiros passos. [S. l.: S. n.], 2016. 1 vídeo (10 min 31 s).</p><p>Publicado	pelo	canal	ENSUS	ENGENHARIA	LTDA.	Disponível	em: https://www.youtube.com/watch?v=KjR0V1Deysc. Acesso em: 15 out. 2021.</p><p>ÇENGEL, Y. A.; CIMBALA, J. M. Mecânica dos fluidos: fundamentos e aplicações.</p><p>3. ed. Porto Alegre: AMGH; Bookman, 2015. 1016 p.</p><p>POTTER,M. C.;WIGGERT, D. C.Mecânica dos fluidos. Porto Alegre: Bookman, 2018. 258 p. WHITE, F. M. Mecânica dos fluidos. 8. ed. Porto Alegre: AMGH; Bookman, 2018. 864 p.</p><p>APÊNCIDE</p><p>Pré-Testes</p><p>Em relação ao fator de atrito (f) para escoamento interno em tubulações, é incorreto afirmar que:</p><p>c) o fator de atrito sempre aumenta com a rugosidade do material.</p><p>A respeito do número de Reynolds, é correto afirmar:</p><p>b) permite determinar o tipo de escoamento que ocorre em um conduto, e pode ser obtido utilizando apenas a vazão do fluido, sua viscosidade cinemática e o diâmetro interno da tubulação;</p><p>A respeito da equação da conservação da energia, é correto o que</p><p>se afirma em:</p><p>Sua manipulação permite a obtenção da perda de carga entre 2 pontos do escoamento interno de um fluido, englobando a queda de energia causada por quaisquer fatores.</p><p>image2.png</p><p>image3.jpeg</p><p>image1.jpeg</p>