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Relatório de Perda de Carga Pratica I

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CENTRO UNIVERSITÁRIO NEWTON PAIVA - BURITIS
FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E DE TECNOLOGIA - FACET
CURSO ENGENHARIA AMBIENTAL 
PRÁTICA I – PERDA DE CARGA
Relatório apresentado ao Curso de Engenharia Ambiental do Centro Universitário Newton Paiva Campus I, na disciplina de Hidráulica. 
Professor: Handerson C. Gomes
Alunos: 
Bruno Richard Lima-11211201
Christian Daberning- 11211445
Fabíola Tárcila Carvalho de Jesus- 11111721
Fernanda Antunes de Lacerda 11411734 
Guilherme Gurgel Soares- 11311028
 
BELO HORIZONTE
2017�
SUMÁRIO
31.	INTRODUÇÃO	
2.	OBJETIVOS DO ENSAIO	3
3.	FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA	3
4.	MATERIAIS E MÉTODOS	3
5.	PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS	3
6.	CÁLCULOS	3
6.1.	Perda de carga experimental do trecho reto de tubulação	3
6.2.	Perda de carga teórica do trecho reto usando a fórmula de Darcy Weissbach;	4
6.3.	Perda de carga teórica do trecho reto usando a fórmula de Fair Whipple Hsiao;	4
6.4.	Perda de carga teórica do trecho reto usando a fórmula de Hazen Williams;	4
6.5.	Perda de carga teórica do trecho reto usando a fórmula de Flamant;	4
6.6.	Perda de carga experimental para as peças / conexões monitoradas o ensaio;	4
6.7.	Perda de carga teórica para as perdas localizadas monitoradas no ensaio, usando os respectivos coeficientes de perda de carga.	5
7.	CONCLUSÃO	6
8.	REFERÊNCIAS	6
� 
 
INTRODUÇÃO
Condutos fechados para o transporte de água estão presentes na maior parte das obras civis. A grande vantagem prática dessa alternativa sobre escoamento em canais é a maior flexibilidade do escoamento em regime pressurizado. 
Escoamento pressurizados sustentam-se tanto em pressões subatmosféricas como no caso de a pressão ser bastante superior àquela correspondente à geratriz superior do conduto. Assim, a linha de energia pode ter inclinação mais pronunciada que a declividade do terreno onde o conduto está assentado. E assim, em se dispondo de bastante pressão, é possível utilizar-se condutos com seções transversais relativamente pequenas para o transporte de uma dada vazão em longas distancias. 
Por outro lado, cuidado deve ser tomado nos casos onde há variação de vazão nos condutos ao longo do tempo, particularmente se essa variação acontece rapidamente. As pressões envolvidas nessas condições, referidas tecnicamente como condições transientes de escoamento, podem exceder facilmente o limite de resistência do material, resultando em rupturas (por vezes explosivas) e/ou colapso dos condutos. 
As formulas de perda de carga são essenciais nesse contexto de forma que seja possível determinar a quantidade necessária de pressão que será capaz de transportar a necessária vazão pelos condutos. As formulas de perda de carga com base teórica geralmente são relacionadas à carga cinética v²/2g. Formulas experimentais em geral não se baseiam no quadrado da velocidade, mas em outros valores baseados na análise estatística de dados coletados em laboratório.
OBJETIVOS DO ENSAIO
Observar para as diferentes condições de vazão e diâmetro a perda de carga / energia resultante em condutos retos e em diferentes tipos de conexão hidráulica. Promover em seguida a comparação dos resultados obtidos experimentalmente de perda de carga com aqueles previstos em teoria.
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Considerando as diferentes formas de energia presentes no escoamento em condutos fechados, a partir da equação de Bernoulli, observa-se:
Em=Ec+Ez+Ep
Onde: Ez=Energia Potencial=m.g.h → Carga de posição
 Ec=Energia Cinética=m.v2/2 → Carga de velocidade 
 Ep=Energia piezométrica=P.V → Carga de pressão
Considerando um fluido ideal e dividindo os termos da equação acima pelo produto da massa pela gravidade, tem-se:
H=v2/2.g +h+P/ˠ (Equação de Bernoulli ou equação da conservação de energia)
Onde:
h : altura da partícula de fluido 
P: Pressão do fluxo do fluido
v: velocidade linear da partícula do fluido 
g: aceleração da gravidade , 9,81m/s2
Analisando o escoamento ao longo de um trecho, a equação de Bernoulli pode ser apresentada da seguinte forma:
V12/2.g+h+P1/ˠ=V22/2.g+h+P2/ˠ+∆H
Onde H é a perda de carga entre os dois pontos.
MATERIAIS E MÉTODOS
Para medição de perda de carga será utilizado um circuito hidráulico fechado onde o escoamento pressurizado pode ser criado. 
Esse circuito consiste em: Bomba de 3cv, com frequência de rotação de 60 Hz; Reservatório de água com 300 L de capacidade. Tubulação de realimentação, curta com diversas conexões; Registros de esfera, utilizados para abertura de linha e controle de vazão; Manômetros ligados em dois pontos distintos da tubulação para se medir a diferença de pressão entre estes dois pontos; Fluxímetro para medição de volume, vazão e temperatura.
PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS
Primeiro foi aberto o escoamento em cada uma das tubulações escolhidas individualmente. Após a abertura mediu-se a pressão de entrada e saída de cada tubulação e anotado os dados para a realização dos cálculos.
	Tubulação
	L (m)
	D (m)
	Q1 m³/s
	Q2 m³/s
	P1 (kgf/cm²)
	P2 (kgf/cm²)
	P1 (kgf/cm²)
	P2 (kgf/cm²)
	T1 (°C)
	T2 (°C)
	
	
	
	
	
	Entrada
	Saída
	
	
	Cobre
	2
	0,014
	0,00056027
	0,00050277
	0,76
	0,61
	0,25
	0,15
	22
	23,6
	Aço
	2
	0,015
	0,00061666
	0,00055
	0,41
	0,2
	0,18
	0,15
	23
	23,4
	PVC
	2,11
	0,017
	0,00066944
	0,0005611
	0,37
	0,23
	0,25
	0,15
	23
	24,2
CÁLCULOS
Perda de carga experimental do trecho reto de tubulação
	TUBOS
	J1 (Perda de carga)
	Q1
(vazão volumétrica m³/s) 
	J2 (Perda de carga)
	Q2
(vazão volumétrica m³/s) 
	Cobre
	5.1
	0,00056027
	4,6
	0,00050277
	Aço
	5,88
	0,00061666
	0,5
	0,000555
	PVC 
	1,2
	0,00066944
	0,8
	0,0005611
Perda de carga teórica do trecho reto usando a fórmula de Darcy Weissbach;
	TUBOS
	J1 (Perda de carga)
	Q1
(vazão volumétrica m³/s) 
	J2 (Perda de carga)
	Q2
(vazão volumétrica m³/s) 
	Cobre
	15,67
	0,00056027
	2,8x^-1
	0,00050277
	Aço
	7,45x^-2
	0,00061666
	8,15x^-1
	0,000555
	PVC 
	11,7x^-4
	0,00066944
	21,4
	0,0005611
Perda de carga teórica do trecho reto usando a fórmula de Fair Whipple Hsiao;
	TUBOS
	J1 (Perda de carga)
	Q1
(vazão volumétrica m³/s) 
	J2 (Perda de carga)
	Q2
(vazão volumétrica m³/s) 
	Cobre
	0,19
	0,00056027
	0,93
	0,00050277
	Aço
	0,12
	0,00061666
	0,80
	0,000555
	PVC 
	0,61
	0,00066944
	0,45
	0,0005611
Perda de carga teórica do trecho reto usando a fórmula de Hazen Williams;
	TUBOS
	J1 (Perda de carga)
	Q1
(vazão volumétrica m³/s) 
	J2 (Perda de carga)
	Q2
(vazão volumétrica m³/s) 
	Cobre
	12,1^-1
	0,00056027
	3,8x10^-3
	0,00050277
	Aço
	9,2x10^-2
	0,00061666
	4,3x10^-2
	0,000555
	PVC 
	1,27x10^-1
	0,00066944
	2,78x10^-2
	0,0005611
Perda de carga teórica do trecho reto usando a fórmula de Flamant;
	FLAMANT
	ENTRADA
	SAÍDA
	Gráficos de perda de carga em função da vazão por tubulação.
	TUBOS
	J1 (Perda de carga)
	Q1
(vazão volumétrica m³/s) 
	J2 (Perda de carga)
	Q2
(vazão volumétrica m³/s) 
	Cobre
	1,07
	0,00056027
	0,88
	0,00050277
	Aço
	0,91
	0,00061666
	0,63
	0,000555
	PVC 
	0,58
	0,00066944
	0,43
	0,0005611
Perda de carga experimental para as peças / conexões monitoradas o ensaio;
Parte 01
	
TUBO
	
Pressão Inicial
	
Pressão Final
	Vazão
(m3/h)
	
Temperatura
	Cobre
	0,76 kgf/cm2
	0,25kgf/cm22,017m3/h
	22,08ºC
	Aço
	0,41 kgf/cm2
	0,18kgf/cm2
	2,22m3/h
	23ºC
	Pvc
	0,37 kgf/cm3
	0,25kgf/cm2
	2,41m3/h
	23,2ºC
Parte 02
	
TUBO
	
Pressão Inicial
	
Pressão Final
	
Vazão
	
Temperatura
	Cobre
	0,61kgf/cm2
	0,15kgf/cm2
	1,815m3/h
	23,6ºC
	Aço
	0,2kgf/cm2
	0,15kgf/cm2
	1,8m3/h
	23,4ºC
	Pvc
	0,23kgf/cm2
	0,15kgf/cm2
	2,020m3/h
	23,2ºC
CONVERSÕES
Análise 01
	
TUBO
	Pressão Entrada
	
Pe (N/m²)
	
Pressão Final
	
Ps (N/m²)
	Cobre
	0,76 kgf/cm2
	74530,54N/m2
	0,25kgf/cm2
	24516,62N/m2
	Aço
	0,41 kgf/cm2
	40207,26N/m2
	0,18kgf/cm2
	17651,97N/m2
	Pvc
	0,37 kgf/cm3
	36284,6N/m2
	0,25kgf/cm2
	24516,62N/m2
Análise 02
	Tubo
	Pressão Entrada
	Pe (N/m²)
	Pressão Final
	Ps (N/m²)
	Cobre
	0,61kgf/cm2
	59820,56N/m2
	0,15kgf/cm2
	14709,97N/m2
	Aço
	0,2kgf/cm2
	19613,3N/m2
	0,15kgf/cm2
	14709,97N/m2
	Pvc
	0,23kgf/cm2
	22555,29N/m2
	0,15kgf/cm2
	14709,97N/m2
CÁLCULOS
Análise 01
Cobre: ∆H = Pe/ʏ-Ps /ʏ =50,01392
Aço: ∆H= Pe/ʏ-Ps /ʏ= 22,55529
Pvc: ∆H = Pe/ʏ-Ps /ʏ = 11,76798
Análise 02
Cobre: ∆H = Pe/ʏ-Ps /ʏ = 45,11059
Aço: ∆H =Pe/ʏ-Ps /ʏ= 4,90333
Pvc: ∆H = Pe/ʏ-Ps /ʏ= 7,84532
Cobre
	Acessórios
	Tês
	2K
	Registro de Esfera
	1K
	União (Entrada e Saída)
	2K
	União (Entrada e Saída)
	4K
Análise 01�
V=Q/A=4*0,0005602=3,639581223m/s
∆h=(2*0,6+10+3*0,5+3*1). 3,6395812232/2.9,81= 10,59994181m/s
Análise 02
V=Q/A=4*0,00050277/=3,266054316m/s
∆h=(2*0,6+10+3*0,5+3*1). 3,2660543162/2.9,81=8,535863378m/s�
�
Aço
	Acessórios
	Tês
	2K
	Registro de Esfera
	1K
	União (Entrada e Saída)
	2K
	União (Entrada e Saída)
	4K
Análise 01�
V=Q/A=4*0,00061666=3,489581767m/s
∆h=(2*0,6+10+3*0,5+3*1).V2/2.9,81= 2,792376847 m/s
Análise 02
V=Q/A=4*0,00055/=3,112363332m/s
∆h=(2*0,6+10+3*0,5+3*1).V2/2.9,81= 2,490525194m/s
�
Pvc:
	Acessórios
	Tês
	2K
	Registro de Esfera
	1K
	União (Entrada e Saída)
	2K
Análise 01
V=Q/A=4*0,00061666=2,716802414m/s
∆h”=(2*0,6+1*10+1*0,5+1*1).V2/2.9,81= 1,758582602m/s
Análise 02
V=Q/A=4*0,00066944/=2,949333844m/s
∆h”=( 2*0,6+1*10+1*0,5+1*1).V2/2.9,81= 1,909099889m/s�
Perda de carga teórica para as perdas localizadas monitoradas no ensaio, usando os respectivos coeficientes de perda de carga.
GRÁFICOS
- Gráfico de perda de carga em função da vazão para o trecho reto de tubulação.
- Gráfico de perda de carga em função da vazão para cada um dos tubos.
A maioria dos resultados são próximos devidos aos valores de vazão serem parecidos.
�
CONCLUSÃO
Através dos cálculos teóricos, aliados ao experimento feito em laboratório, foi possível perceber que existe erros nos métodos de obtenção de perda de carga. Uma vez que o erro humano é comum na leitura em experimentos feitos com a utilização de equipamentos analógicos. 
�
REFERÊNCIAS
NETTO, Azevedo; FERNANDEZ, Miguel; ARAUJO, Roberto. Manual de Hidráulica .8ª,ed.São Paulo: Edgar Blucher,1982.
UNB. Apostila do Curso de Hidráulica Experimetal.2ª versão. Universidade Federal de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental Brasilia-DF,2007.
�PAGE \* MERGEFORMAT�4�

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