Trabalho Perda de Carga

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Engenharia Civil
Perda de Carga
HIDRÁULICA – CCE0217
Professor:
RILDO DUARTE DE AZEVEDO FILHO
Aluno:
MICHAEL THOMAS RODRIGUES DE ARRUDA
2014.0218617-7
Perda de Carga
Perda de carga pode ser definida como sendo a perda de energia que o fluido sofre durante o escoamento em uma tubulação. É a resistência ao escoamento devido ao atrito entre o fluido e a tubulação, mas que pode ser maior ou menor devido a outros fatores tais como o tipo de fluido, ao tipo de material do tubo, o diâmetro do tubo e a quantidade de conexões, registros, entre outros existentes no trecho analisado.
Variáveis Hidráulicas
1) Comprimento da tubulação ( L )
Quanto maior o comprimento da tubulação, maior a perda de carga. O comprimento é diretamente proporcional à perda de carga.
2) Diâmetro da tubulação ( d )
Quanto maior o diâmetro, menor a perda de carga. O diâmetro é inversamente proporcional à perda de carga.
3) Velocidade ( v )
Quanto maior a velocidade do fluido, maior a perda de carga.
4) Fator ( f )
- Rugosidade
A rugosidade depende do material do tubo. Existem tabelas onde encontramos esses valores em função da natureza do material do tubo.
- Tempo de uso
O tempo de uso também é uma variável a ser considerada, devido principalmente ao tipo de material que for utilizado. O envelhecimento de um tubo provoca incrustações ou corrosões que poderão alterar desde o fator de rugosidade ou até o diâmetro interno do tubo.
- Viscosidade do fluido
A viscosidade também influencia a perda de carga em um sistema. Líquidos com viscosidades diferentes vão possuir perdas de cargas distintas ao passar dentro de uma mesma tubulação.
Expressões da Perda de Carga ( J )
1) Método Racional ou Moderno
Em função das variáveis hidráulicas apresentadas e utilizando o chamado método moderno ou racional, Darcy e Weisbach chegaram à expressão geral da perda de carga válida para qualquer líquido:
onde:
J = Perda de Carga
l = comprimento
d = diâmetro
f = fator - viscosidade, rugosidade, idade do tubo, etc.
2) Método Empírico
Esse método consiste em aplicar uma fórmula empírica criada para água em uma tubulação feita com determinado material. Dentre as várias fórmulas criadas com esse método é comum adotar a fórmula de Fair-Whipple-Hsiao (FWH), para tubulações em PVC de até 100 mm de diâmetro.
Entretanto o cálculo de perda de Carga ( J ) não será feito através da fórmula e sim através da leitura direta do ábaco de Fair-Whipple-Hsiao, onde se conhecermos os valores de duas grandezas encontraremos os valores das outras duas.
A fórmula de Fair-Whipple-Hsiao leva em consideração o valor da Vazão ( Q ), que deve ser calculada.
Tipos de Perda de Carga
a) Normais - As perdas de cargas normais ocorrem ao longo de um trecho de tubulação retilíneo, com diâmetro constante. Se houver mudança de diâmetro, muda-se o valor da perda de carga.
b) Acidentais ou localizadas - As perdas de carga acidentais ou localizadas são as perdas que ocorrem nas conexões, válvulas e nas saídas de reservatórios. Essas peças causam turbulência, alteram a velocidade da água, aumentam o atrito e provocam choques das partículas líquidas.
Cálculo da Perda de Carga
Calcular a perda de carga para um escoamento laminar com as seguintes características:
Comprimento 10 m, velocidade medida de escoamento 1 m/s diâmetro hidráulico 10 cm e viscosidade cinemática 0,001 m²/s.
Calculando-se o adimensional denominado numero de Reynolds
Aplicando-se a definição de perda de carga distribuída em regime laminar: 
Calcular a perda de carga para um escoamento laminar com as seguintes características: Comprimento 10 m, vazão 3,14 L/s diâmetro hidráulico 10 cm e viscosidade cinemática 0,001 m²/s. Da definição de vazão em volume: 
Calculando-se o adimensional denominado numero de Reynolds
Aplicando-se a definição de perda de carga distribuída em regime laminar:
Conclusão
Comparando os resultados práticos, pode-se constatar que é possível verificar os efeitos de um acessório na perda de carga de um sistema, que atua diretamente em sua velocidade e pressão. Verificou-se também, que através da utilização de equações e cálculos, pode-se utilizar o comprimento equivalente no lugar do fator de perda de carga do acessório, ou seja, uma linearização do acessório.
Bibliografia
SUZUKI, Ronaldo Takeshi. Sistemas Prediais – Hidráulica. Disponível em: <http://www.suzuki.arq.br/unidadeweb/aula3/aula3.htm> Acesso em: 09 de Maio de 2016
ARAÚJO, Alex Maurício. MECÂNICA DOS FLUIDOS 2 – ME262. Disponível em: <https://www.ufpe.br/ldpflu/capitulo8.pdf> Acesso em: 09 de Maio de 2016.
ÇENGEL, Y.A., CIMBALA, J.M.; Mecânica dos Fluidos, Fundamentos e Aplicações,1o ed. São Paulo: Editora McGraw-Hill, 2007.