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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE GOIÁS ESCOLA DE ENGENHARIA CURSOS DE ENGENHARIA CIVIL E ENGENHARIA AMBIENTAL EXPERIMENTO Nº 10 DETERMINAÇÃO DA PERDA DE CARGA NO COTOVELO E NA CURVA Goiânia - 2017 João Pedro Arciprett Oliveira Mariana Marques Pimenta Bueno PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE GOIÁS ESCOLA DE ENGENHARIA CURSOS DE ENGENHARIA CIVIL E ENGENHARIA AMBIENTAL EXPERIMENTO Nº 10 DETERMINAÇÃO DA PERDA DE CARGA NO COTOVELO E NA CURVA Relatório semanal da disciplina de Fenômenos de Transporte Experimental, entregue ao docente da disciplina, como requisito parcial para a obtenção da nota N2. Docente da disciplina: Prof. Dr. Fernando Ernesto Ucker Goiânia - 2017 João Pedro Arciprett Oliveira Mariana Marques Pimenta Bueno 0 SUMÁRIO RESUMO..................................................................................................................... 01 1 INTRODUÇÃO.................................................................................... 02 2 OBJETIVO........................................................................................... 04 3 MATERIAL E MÉTODOS................................................................ 04 4 RESULTADOS.................................................................................... 05 5 CONCLUSÃO...................................................................................... 06 REFERÊNCIAS.......................................................................................................... 06 1 RESUMO A curva é a peça especial mais recomendada para ser utilizada em toda a obra, já que resulta em uma perda de carga menor, mas por vezes a própria estrutura não permite utilizar a curva, nos levando a usar ou o joelho ou o cotovelo, que embora tenham uma perda de carga maior geralmente já são utilizados nos terminais com ou sem rosca para conectar acessórios a eles ou simplesmente serem o ponto de saída do fluido. O objetivo deste relatório é médio o coeficiente K do Cotovelo de 45º e da Curva de 90º, utilizando um quadro de pressões, um manômetro e um rotâmetro, com os quais obtemos a Vazão e a diferença de altura do mercúrio dentro do manômetro. Com estes dados calculamos a perda de energia e a velocidade da água, que por sua vez com estes dados calculamos o K. Encontramos que o K do Cotovelo 45º vale 0,63284, enquanto que o da Curva 90º é 0,40999. Com isso concluímos que o Cotovelo 45º tem uma perda de carga maior em relação a Curva 90º devido a maior mudança de geometria. 2 1. INTRODUÇÃO O cálculo da perda de carga em tubulações é fundamental para o estudo de uma instalação hidráulica, seja ela de bombeamento, seja ela por gravidade. Devemos ter em mente, que a perda de carga, ou seja, a dissipação de energia por unidade de peso acarreta uma diminuição da pressão estática do escoamento, sendo que esta diminuição pode ser observada pela representação da Linha de Energia (LE) do escoamento, que é o lugar geométrico que representa a carga total de cada seção do escoamento. Devemos salientar que o estudo do escoamento de um fluido real, é até hoje um tanto que empírico, já que nem sempre o cálculo teórico corresponde aos resultados observados na prática, fato este observado principalmente para números de Reynolds elevados. As variações de pressão em um sistema de escoamento resultam de variações em elevações ou de velocidade de escoamento (devido a variações em área) e devido à fricção. O efeito da fricção age no sentido de diminuir a pressão, isto é, o de causar uma “perda” de pressão comparada com a do caso ideal de escoamento livre de fricção. A “perda” é dividida em perdas principais (devido à fricção no escoamento completamente desenvolvido em porções do sistema com área constante) e perdas secundárias (devido ao escoamento através de válvulas, tês, joelhos e a efeitos de fricção em outras porções do sistema de área variável). A perda de carga principal representa a energia convertida de energia mecânica para energia térmica por efeitos de fricção; a perda de carga para escoamento completamente desenvolvido em dutos de área constante depende apenas dos detalhes do escoamento através do duto. O escoamento através de um encanamento pode requerer a passagem através de uma variedade de conexões, curvas ou variações abruptas de área. Perdas de carga adicionais ocorrem principalmente como resultado da separação do escoamento. (Energia é eventualmente dissipada pela mistura violenta nas zonas separadas). Estas perdas serão secundárias se o sistema de encanamento em questão inclui comprimentos longos de área de cano constante. Tabela 01 3 Figura 01 Figura 02 4 2. OBJETIVOS 1) Calcular a perda de carga no Cotovelo 45º e na Curva 90º; 4) Tirar conclusões. 3. MATERIAL E MÉTODOS - Cotovelo 45º; - Curva 90º; - Quadro de pressões; - Manômetro; - Rotâmetro. Utilizando o quadro de pressões nos ligamos separadamente uma Curva de 90º e um Cotovelo de 45º, os quais estavam respectivamente ligados ao manômetro e ao rotâmetro, onde coletamos os valeres da Vazão e a diferença de altura do mercúrio. Com os dados obtidos e os fornecidos pelo professor calculamos o K para cada um dos registros, sendo que o tubo e as peças especiais eram de 1”. 5 4. RESULTADOS 𝒉𝒑 = 𝑲× 𝑽𝟐 𝟐 × 𝒈 𝒉𝒑 = (𝒅𝑯𝒈 − 𝟏) × ∆𝒉 𝑸 = 𝑽 × 𝑨 𝒈 = 𝟗, 𝟖𝟏𝒎 𝒔𝟐⁄ 𝒅𝑯𝒈 = 𝟏𝟑, 𝟔 𝟏" = 𝟐, 𝟓𝟒𝒄𝒎 = 𝟎, 𝟎𝟐𝟓𝟒𝒎 Calculo da Curva 90º 𝑄 = 5300LPH = 1,4722 × 10−3𝑚3 𝑠⁄ ∆ℎ = 0,190 − 0,176 = 0,014𝑚 ℎ𝑝 = (13,6 − 1) × 0,014 = 0,1764𝑚 𝑉 = 𝑄 𝐴 = 1,4722 × 10−3 𝜋×(0,0254)2 4 = 2,905𝑚 𝑠⁄ 𝐾 = ℎ𝑝 × 2 × 𝑔 𝑉2 = 0,1764 × 2 × 9,81 2,9052 = 0,40999 6 Calculo do Cotovelo 45º 𝑄 = 5300LPH = 1,4722 × 10−3𝑚3 𝑠⁄ ∆ℎ = 0,195 − 0,173 = 0,022𝑚 ℎ𝑝 = (13,6 − 1) × 0,022 = 0,2772𝑚 𝑉 = 𝑄 𝐴 = 1,4722 × 10−3 𝜋×(0,0254)2 4 = 2,905𝑚 𝑠⁄ 𝐾 = ℎ𝑝 × 2 × 𝑔 𝑉2 = 0,2772 × 2 × 9,81 2,9052 = 0,63284 5. CONCLUSÃO Concluímos que o Cotovelo 45º tem uma perda maior de cargo do que a Curva 90º, isso se deve pois, embora o ângulo da Curva seja maior, gerando uma curva mais brusca e fechada, do que em relação ao ângulo do Cotovelo, ela faz essa mudança de geometria mais suavemente, resultando numa perda ligeiramente menor de carga. REFERÊNCIAS HARAGUCHI, Marcelo Tsuyoshi; UCKER, Fernando Ernesto. Roteiro de Experimentos ENG1580. In: Laboratório de Fenômenos de Transporte Experimental. Goiânia: PUC-GO, 2016. p. 4. DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA E ENGENHARIA DE ALIMENTOS: ROTEIRO DE AULA PRÁTICA. São José; Santa Catarina: ECO Educacional, 2014. p. 3
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