Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
PERDA DE CARGA DISTRIBUIDA Profº Eduardo Grupo: Davi Garcia Luca R.A.: C108197 Denilson Araujo R.A.:C01BEE9 Fabiano da Costa Pereira R.A.: C343285 Reginaldo Biaggi Vicente R.A.: C330AI7 São José do Rio Pardo Abril de 2016 SUMÁRIO PAG 1 – INTRODUÇÃO 02 2 – OBJETIVO 04 3 – PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS 05 4 – RESULTADOS 06 5 – CONSIDERAÇÕES FINAIS 08 1- INTRODUÇÃO PERDA DE CARGA Considera-se forçado o conduto no qual o líquido escoa sob pressão diferente da atmosférica. A canalização funciona, sempre, totalmente cheia e o conduto é sempre fechado. As canalizações de distribuição de água nas cidades são exemplos de condutos forçados e os rios e canais constituem o melhor exemplo de condutos livres. O líquido ao escoar em um conduto é submetido a forças resistentes exercidas pelas paredes da tubulação e por uma região do próprio líquido. Nesta região denominada camada limite há um elevado gradiente de velocidade e o efeito da velocidade é significante. A consequência disso é o surgimento de forças cisalhantes que reduzem a capacidade de fluidez do líquido. O conceito de camada limite foi desenvolvido em 1904 por Ludwing Prandtl. PERDA DE CARGA EM TUBULAÇÕES CIRCULARES A canalização da Figura 1 mostra um líquido que flui de (1) para (2). Parte da energia se dissipa sob a forma de calor e, a soma das três cargas em (2) não é igual a carga total em (1). A essa diferença, indicada por hf1,2 ou, mais comumente usada como ∆h, dá-se o nome de perda de carga, que é de grande importância nos problemas de engenharia. Figura 1 – Análise da energia no escoamento de fluidos (Bunetti, F., Mecânica dos Fluidos, Prentice Hall, 2ª ed. 2009) Logo a perda de carga distribuída entre duas seções de uma tubulação é igual a diferença entre as cargas totais das duas seções: H= perda de carga (m) P=pressão (Pa) g=aceleração da gravidade (m/s²) v=velocidade(m/s) z=cotas (m) y=peso específico (N/m³) A perda de carga pode ser calculada segundo diferença de pressões, se a altura e velocidades do escoamento em 1 e 2 forem iguais. CLASSIFICAÇÃO DAS PERDAS DE CARGA A perda de carga, denotada por, ∆h, é classificada em perda de carga distribuída (contínua) ao longo da tubulação e, perda de carga localizada (singular) devido a presença de conexões, aparelhos, singularidades em pontos particulares do conduto. As perdas distribuídas (hf) ocorrem devido ao atrito entre as diversas camadas do escoamento e ainda ao atrito entre o fluido e as paredes do conduto (efeito da viscosidade e da rugosidade). Com o intuito de estabelecer leis que possam reger as perdas de carga em condutos, já há cerca de dois séculos estudos e pesquisas vêm sendo realizados. Atualmente a expressão mais precisa e utilizada universalmente para análise de escoamento em tubos, e que foi proposta em 1845, é a conhecida equação de Darcy-Weisbach: v= velocidade média do escoamento D= diâmetro do conduto L= comprimento do conduto g= aceleração da gravidade f= coeficiente de perda de carga (adimensional; depende basicamente do regime de escoamento) Se o escoamento do fluido for laminar, então f pode ser calculado diretamente pela fórmula: 2 - OBJETIVO Este relatório pretende descrever experimentos realizados com água percorrendo um sistema de tubos de aço galvanizado. Com medições de pressão, objetiva-se: verificar a influência do diâmetro do tubo sobre a perda de carga, verificar a influência da vazão sobre a perda de carga, discutir os resultados obtidos de acordo com os conceitos teóricos de escoamento dos fluidos. 3 - PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS MATERIAIS UTILIZADOS Utilizou-se para este experimento a unidade de análise de vazão instalada no laboratório de mecânica dos fluidos. 02 bombas centrífugas 01 Rotâmetro Tubulação de ½”e ¾” Manômetro Módulo Hidráulico Bancada Terzi Mangueiras Termômetro PROCEDIMENTOS Fechar todos os registros. Verificar se todas as tomadas de pressão não utilizadas encontram-se devidamente fechadas. Acionar a bomba hidráulica. Não deverá haver reação nos medidores de pressão. Abrir os registros dos dutos de medida, regulando-os para uma vazão pequena, com a finalidade de retirar o ar das mangueiras. Foi medido a temperatura da água direto no reservatório. Liberou-se certa vazão para tubulação, e tomou-se medidas de pressão pelo manômetro de Diminui-se a vazão gradativamente, a fim de se obter nove valores de vazão e suas respectivas diferenças de pressão. 4 - RESULTADOS TUBO 3/4 TUBO 1/2 MEDIÇÃO Q(m³/H) PE (PA) PD (PA) PE' (PA) PD' (PA) P1E (PA) P2D (PA) 1 7,25 7800 200 14400 0 16600 7400 2 9 3500 0 10300 0 12100 4000 3 9,5 1100 0 8600 0 10100 2500 4 10 0 0 7000 0 8700 1000 5 12 0 0 0 0 0 0 6 10,5 0 0 3400 0 5000 0 7 8 5700 0 13200 0 14400 6200 8 7,5 6800 100 13900 0 15800 6700 9 8,5 4700 0 11600 0 12800 4500 TUBO 1/2 TUBO 3/4 MEDIÇÃO H MEDIÇÃO h 1 9,2 1 7,6 2 8,1 2 3,5 3 7,6 3 1,1 4 7,7 4 0 5 0 5 0 6 5 6 0 7 8,2 7 5,7 8 9,1 8 6,7 9 8,3 9 4,7 MEDIÇÃO Q=(m³/s) N° Re f1 f2 DADOS 1 0,00201389 235682,82 0,00252159 0,00027155 d=0,012779 2 0,0025 292571,77 0,00075356 0,00021875 µ=8,514x10-4 3 0,00263889 308825,76 0,00021256 0,00020724 ρ=1000 4 0,00277778 325079,75 0 0,00019687 L=2,3m 5 0,00333333 390095,69 0 0,00016406 π = 3,1415 6 0,00291667 341333,73 0 0,0001875 7 0,00222222 260063,8 0,00155321 0,00024609 8 0,00208333 243809,81 0,00207725 0,0002625 9 0,00236111 276317,78 0,00113448 0,00023162 5 – CONSIDERAÇÕES FINAIS CONCLUSÃO Neste experimento, fizemos a análise de um escoamento interno de um fluido em um tubo cuja seção transversal é circular. Para tal, utilizamos uma relação aproximada entre pressão, velocidade e altura, conhecida como equação de Bernoulli. Isso, porque a aproximação de Bernoulli é bastante conveniente nas regiões de escoamento onde as forças viscosas ou resultantes de atrito são desprezíveis em comparação a outras forças que atuam sobre as partículas do fluido, tais como a gravidade e a pressão. Também, pelo fato de ser um escoamento interno em um tubo circular, pudemos classificar o regime de escoamento do fluido mediante a aplicação de uma relação entre forças inerciais e forças viscosa, conhecida como número de Reynolds. . REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Bunetti, F., Mecânica dos Fluidos, Prentice Hall, 2ª ed. 2009 https://www.eecis.udel.edu/~portnoi/academic/academic-files/perdadecarga.html ÇENGEL, Y. A; CIMBALA, J. M. Mecânica dos Fluidos – Fundamentos e Aplicações. São Paulo: McGraw-Hill, 2007.
Compartilhar