Avaliação Perda de Carga

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Laboratório de Mecânica de Fluidos
Aluno (a): Davi Guilherme Dourado Borges	
Data: 09/02/ 2025
Avaliação Pesquisa/Prática 
NOTA:
INSTRUÇÕES:
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1. Coleta e Tratamento de Dados Varie a vazão do sistema através do potenciômetro de controle de vazão, no painel elétrico. Você observará a mudança dos valores observados no rotâmetro e no manômetro em U. Realize as medições de perda de carga na tubulação para 5 vazões diferentes, anotando na tabela abaixo os valores de vazão e perda de carga correspondentes.
Para realizar o experimento nas outras 3 linhas, desligue a bomba no botão DESLIGA do quadro elétrico, altere a posição das válvulas como indicado anteriormente, remova as mangueiras de tomada de pressão clicando com o botão esquerdo do mouse sobre elas e coloque-as novamente na linha que será experimentada. Após executar as alterações, ligue a bomba novamente no botão LIGA do quadro elétrico.
Dica: Para remover as mangueiras, coloque o mouse sobre elas e clique quando o X vermelho aparecer, como mostra a imagem acima. Colete os dados para as outras linhas e anote-os na tabela. Em seguida, compare os valores coletados com os resultados teóricos de perda de carga esperados. Utilize as equações fornecidas no sumário teórico para fazê-lo. Calcule o desvio relativo percentual entre os valores experimentais e os teóricos calculados. Utilize a equação abaixo:
Em que, Ɛ é o desvio relativo percentual; Hct é a perda de carga teórica no escoamento; Hc é a perda de carga experimental no escoamento
MEDIÇÕES
	Realizou-se todas as medições segundo o roteiro do laboratório.
Tabela 1: Tubo de PVC 32 mm
	Hc (mmH2O)
	Q (LPH)
	5
	1000
	20
	1800
	42
	2600
	68
	3400
	96
	4200
Tabela 2: Tubo de PVC 25 mm
	Hc (mmH2O)
	Q (LPH)
	22
	1000
	84
	1800
	172
	2600
	264
	3400
	346
	4200
Tabela 3: Tubo de Cobre 28 mm
	Hc (mmH2O)
	Q (LPH)
	20
	1000
	41
	1800
	92
	2600
	112
	3400
	158
	4200
Tabela 4: Tubo de Acrílico 22 mm
	Hc (mmH2O)
	Q (LPH)
	38
	1000
	100
	1800
	172
	2600
	276
	3400
	388
	4150
	Percebe-se que para todas as medições padronizou-se a vazão medida a fim de facilitar a comparação dos dados
CÁLCULO TEÓRICO
	Segundo o sumário teórico do laboratório foram calculados todos os parâmetros necessários para a resolução da perda de carga teórica em cada tubulação.
	O número de Reynolds foi calculado em função da vazão volumétrica teórica usada em cada medição através da equação 1.
 (1)
Sendo Re o número de Reynolds, Q a vazão volumétrica, D o diâmetro do tubo e ν a viscosidade cinemática da água.
	Quanto ao fator de atrito de Darcy-Weisbach foi escolhido utilizar o diagrama de Moody para a determinação de seu valor. Para isso, a rugosidade escolhida do PVC, cobre e acrílico foram, respectivamente, de 0,002 mm, 0,0015 mm e 0,0015 mm. Assim foi possível determinar a rugosidade relativa de cada uma das quatro tubulações e seu fator de atrito correspondente. A tabela 5 mostra os resultados do número de Reynolds, rugosidade relativa e fator de atrito para cada condição medida.
Tabela 5
	Tubulação
	Re
	e/D
	f
	PVC 32 mm
	29596.25828
	0.0000625
	0.024
	PVC 32 mm
	53273.26448
	0.0000625
	0.021
	PVC 32 mm
	76950.27068
	0.0000625
	0.0195
	PVC 32 mm
	100627.2769
	0.0000625
	0.0185
	PVC 32 mm
	124304.3193
	0.0000625
	0.017
	
	
	
	
	PVC 25 mm
	37883.2106
	0.00008
	0.0245
	PVC 25 mm
	68189.77853
	0.00008
	0.0225
	PVC 25 mm
	98496.34646
	0.00008
	0.0215
	PVC 25 mm
	128802.9144
	0.00008
	0.0205
	PVC 25 mm
	159109.5287
	0.00008
	0.0205
	
	
	
	
	Cobre 28 mm
	33824.29518
	0,0000535
	0.0235
	Cobre 28 mm
	60883.73083
	0,0000535
	0.0205
	Cobre 28 mm
	87943.16649
	0,0000535
	0.019
	Cobre 28 mm
	115002.6021
	0,0000535
	0.018
	Cobre 28 mm
	142062.0792
	0,0000535
	0.017
	
	
	
	
	Acrílico 22 mm
	43049.10295
	0,0000682
	0.022
	Acrílico 22 mm
	77488.38469
	0,0000682
	0.019
	Acrílico 22 mm
	111927.6664
	0,0000682
	0.018
	Acrílico 22 mm
	146366.9482
	0,0000682
	0.017
	Acrílico 22 mm
	178653.8103
	0,0000682
	0.0165
	Com todos estes dados é possível calcular a perda de carga distribuída teórica através da equação 2.
 (2)
Sendo V a velocidade do escoamento e g a aceleração da gravidade.
	Por fim, apresenta-se na tabela 6 a comparação do resultado da perda de carga teórica e experimental para cada caso.
	Tubulação
	E (%)
	Hct (mmH2O)
	Hc (mmH2O)
	Q (LPH)
	PVC 32 mm
	9.65
	4.6
	5
	1000
	PVC 32 mm
	54.70
	12.9
	20
	1800
	PVC 32 mm
	67.69
	25.0
	42
	2600
	PVC 32 mm
	67.35
	40.6
	68
	3400
	PVC 32 mm
	68.48
	57.0
	96
	4200
	
	
	
	
	
	PVC 25 mm
	37.54
	16.0
	22
	1000
	PVC 25 mm
	76.50
	47.6
	84
	1800
	PVC 25 mm
	81.27
	94.9
	172
	2600
	PVC 25 mm
	70.64
	154.7
	264
	3400
	PVC 25 mm
	46.56
	236.1
	346
	4200
	
	
	
	
	
	Cobre 28 mm
	129.74
	8.7
	20
	1000
	Cobre 28 mm
	66.63
	24.6
	41
	1800
	Cobre 28 mm
	93.36
	47.6
	92
	2600
	Cobre 28 mm
	45.30
	77.1
	112
	3400
	Cobre 28 mm
	42.23
	111.1
	158
	4200
	
	
	
	
	
	Acrílico 22 mm
	39.62
	27.2
	38
	1000
	Acrílico 22 mm
	31.31
	76.2
	100
	1800
	Acrílico 22 mm
	14.26
	150.5
	172
	2600
	Acrílico 22 mm
	13.53
	243.1
	276
	3400
	Acrílico 22 mm
	10.37
	351.5
	388
	4150
Os erros encontrados entre os valores de perda de carga teórico e experimental podem ser causados por problemas na medição experimental ou no cálculo teórico. No experimento, possíveis erros incluem leitura incorreta do manômetro (paralaxe, oscilações), presença de bolhas de ar, erro na densidade do fluido e má posição das tomadas de pressão. No cálculo teórico, os principais erros envolvem o fator de atrito f impreciso retirado do diagrama de Moody, rugosidade da tubulação mal estimada e efeitos de entrada e saída da tubulação. Além disso, vazamentos, vibrações e presença de ar no fluido podem impactar os resultados.
Quanto maior o diâmetro, menor a perda de carga como podemos ver na comparação entre os dois tubos de PVC, pois a velocidade do fluido diminui, reduzindo o atrito interno. O material afeta a rugosidade da tubulação, onde materiais mais lisos, neste caso o cobre e acrílico, reduzem a resistência ao escoamento, enquanto materiais mais rugosos, neste caso o PVC, aumentam a perda de carga. Já a vazão influencia diretamente a velocidade do fluido, e como a perda de carga cresce com o quadrado da velocidade, um aumento na vazão pode elevar significativamente a resistência ao escoamento, tornando o transporte do fluido menos eficiente.
Avaliação Pesquisa/Prática
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