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Perda de carga singular 2 Mec Flu

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UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP CAMPUS ANCHIETA
ENGENHARIA DE PRODUÇÃO MECÂNICA
“EXPERIMENTO PERDA DE CARGA SINGULAR 2”
MECÂNICA DOS FLUÍDOS LABORATÓRIO
 
 RA: C391352 YASMIN CAVALCANTE FIGUEIREDO – TURMA EP6P39
São Paulo.
2017.
UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP CAMPUS ANCHIETA
ENGENHARIA DE PRODUÇÃO MECÂNICA
“EXPERIMENTO PERDA DE CARGA SINGULAR 2”
MECÂNICA DOS FLUÍDOS LABORATÓRIO
 
 RA: C391352 YASMIN CAVALCANTE FIGUEIREDO – TURMA EP6P39
Relatório técnico referente à disciplina de 
mecânica dos fluídos sexto semestre do ciclo 
de engenharia de produção mecânica
da Universidade Paulista – UNIP
São Paulo.
2017
1. OBJETIVOS
Este relatório pretende descrever o experimento realizado em laboratório referente a perda de cargas singulares, na prática canalizações não são constituídas exclusivamente de tubos retilíneos e de mesmo diâmetro. Usualmente, as canalizações apresentam peças especiais (válvulas, registros, medidores de vazão etc) e conexões (ampliações, reduções, curvas, cotovelos, tês etc) que pela sua forma geométrica e disposição elevam a turbulência, resultando em perdas de carga. Estas perdas são denominadas localizadas, acidentais ou singulares. Ocorrem sempre que houver uma mudança da velocidade de escoamento, em grandeza ou direção. Este fenômeno sempre ocorre quando o fluido passa por um obstáculo físico. Os obstáculos físicos mais comuns são: curvas, ramificações, registros abertos parcial ou totalmente, reduções, ampliações, entradas e saídas de canalizações, entradas e saídas de bombas, crivos nas sucções das bomba.
2. INTRODUÇÃO TEÓRICA
2.1. Perda de Carga
O escoamento interno em tubulações sofre forte influência das paredes dissipando energia devido ao atrito. As partículas em contato com a parede adquirem à velocidade d a parede, ou seja, velocidade nula, e passam a influir nas partículas vizinhas através da viscosidade e da turbulência, dissipando energia. Essa dissipação de energia provoca um abaixamento da pressão total do fluido ao longo do escoamento que é denominado de Perca de Carga. 
2.2. Perda de carga Localizada
Perda de Carga Localizada: este tipo de perda d e carga é causado pelos acessórios de canalização, isto é, as diversas peças necessárias para a montagem da tubulação e para o controle do fluxo d o escoamento, que provocam variação brusca da velocidade, em módulo ou direção, intensificando a perda de energia nos ponto s onde estão localizadas, sendo por isso conhecidas como Perdas de Carga Localizadas. O escoamento sofre perturbações bruscas em pontos da instalação tais como em válvula s, curvas, reduções, etc
A perda localizada ocorre sempre que um acessório é inserido na tubulação, seja para promover a junção de dois tubos, ou para mudar a direção do escoamento, ou ainda para controlar a vazão. A ocorrência da perda de carga é considerada concentrada no ponto provocando uma queda acentuada da pressão no curto espaço compreendido pelo acessório. As perdas de carga localizadas podem ser expressas pela equação geral
Valores do coeficiente K, para o s elementos mais comu ns d as canalizações, são apresentados na tabela abaixo:
2.3. Método do comprimento equivalente
Sob o ponto de vista da perda de carga, uma canalização composta de diversas peças especiais e outras singularidades equivalem a um encanamento retilíneo de maior comprimento. É nest a simples ideia que se baseia o método do comprimento virtual. O método consiste em se adicionar ao comprimento real da tubulação um comprimento extra (o chamado comprimento equivalente), que corresponde ao mesmo valor de perda de carga que seria causado pelas peças especiais que compõem a tubulação. Desta forma, cada singularidade da tubulação corresponde a um certo comprimento fictício adicional de tubo, que recebe o nome de comprimento equivalente. 
Este comprimento equivalente permite tratar o sistema de transporte de líquido como se fosse um único conduto retilíneo
A perda de carga total ao longo da tubulação é calculada pelos métodos usuais de cálculo da perda de carga contínua, considerando o COMPRIMENTO EQUIVALENTE da tubulação, É definido como um comprimento de tubulação, Leq, que causa a mesma perda de carga que o acessório. Matematicamente o comprimento equivalente pode ser calculado pela expressão:
Os comprimentos equivalentes dos acessórios presentes na tubulação são “adicionados” ao comprimento físico da tubulação fornecendo um comprimento equivalente, Leq..comprimento equivalente de cada tipo de acessório pode ser determinado experimentalmente e o valor obtido é válido somente para o tubo usado no ensaio. Para uso em tubos diferentes os valores devem ser corrigidos em função das características do novo tubo. Existem também tabelas de fácil utilização onde são constados os comprimentos equivalente dos principais componentes de um sistema hidráulico. 
2.4. Componentes
Cotovelo 90º
Cotovelo é um cano curto e curvo em formato de "L", com ângulo em 90°, 45° ou 60°, utilizado para criar curvas em tubulações hidráulicas e, por extensão, nas demais tubulações.
Originalmente os cotovelos (como várias outras peças para tubulações hidráulicas) eram metálicos e afixados aos canos por meio de roscas vedadas. Atualmente, o metal foi substituído pelo PVC e as roscas por colas especiais.
Figura – Cotovelo 90º galvanizado.
Curva
As Curvas alteram a direção do sentido do fluxo do fluído em ângulos de 45º, 90° e 180º, de forma suave devido ao raio de curvatura. Fabricada em diversos materiais como PVC, Aço, alumínio, cobre, latão, etc. resistente a diversos produtos químicos. Destaca-se pelo eficiente desempenho hidráulico, o que proporciona menor perda de carga. 
Figura – Curva Fêmea 90º galvanizada.
Redução
As conexões tubulares, largamente utilizadas em todos os seguimentos de mercado, para ligação da tubulação de fluidos, sólidos e gases. Os tipos de conexões são diversos, e dentre eles, a Redução concêntrica, onde, como o próprio nome diz, liga dois tubos de bitolas diferentes, contudo, por ser excêntrica, mantêm os dois tubos na mesma linha de centro. A redução concêntrica pode ser em aço inoxidável, aço liga aço carbono e outros.
Figura – Redução concêntrica
3. MATERIAIS E MÉTODOS
3.1 Materiais e equipamentos
	
No experimento foram utilizados os seguintes materiais:
- Recipiente Graduado
- Cronômetro
- Fluído (água)
- Bomba Hidráulica
- Manômetro
- Cotovelo 90º
- Curva
- Redução
 
 
Figura 05 – Sistema Hidráulico.
Figura 06 – Manômetro
Figura 07 – Bombas Hidráulicas.
Figura 08 – Recipiente Graduado.
Figura 09 – Cotovelo 90º
Figura 10 – Curva
Figura 11 – Redução
3.2. Métodos de medição
A medição foi efetuada primeiramente a partir de um recipiente graduado, utilizado para visualizar a quantidade de fluído que era escoada até alcançar o mais próximo de 40 litros, juntamente com um cronômetro usado para medir o tempo que era necessário para preencher o recipiente, e um manômetro utilizado para dimensionar o diferencial de pressão do escoamento de acordo a válvula utilizada para que fosse possível calcular – se a perda de carga singular devido a cada singularidade da tubulação .
4.EXPERIMENTO PERDA DE CARGA SINGULAR 2
4.1. Descrição do experimento
	
4.2. Etapas do experimento
O primeiro componente a ser analisado foi o cotovelo 90º, em seguida a curva e depois a redução.
Foram realizados os seguintes procedimentos:
1º É aberto o registro correspondente ao tubo utilizado e liga – se as bombas hidráulicaspara que o fluído comece a escoar e coloca – se em posição para que á agua caia dentro do recipiente graduado cronometrando seu tempo até alcançar o mais próximo de 40 m³.
2º Observa – se o diferencial de pressão no manômetro com o cabo de entrada e saída no cotovelo 90º, depois o desloca para a curva e depois para a redução, todos utilizando a mesma vazão e o mesmo tempo coletando apenas os diferenciais de pressão.
3º Após coletar a pressão de cada componente mostrada no manômetro é diminuída a vazão da água no registro.
4º Foi realizado o mesmo procedimento 5 vezes sempre diminuindo a vazão do registro.
5º Com os dados de volume, tempo e diferencial de pressão são calculadas as velocidades de escoamento, as vazões, o número de Reynolds, o coeficiente de perda de carga singular, o comprimento equivalente, a perda de carga singular e o fator de atrito.
5. RESULTADOS E ANÁLISES
5.1 Dados experimentais
Cotovelo 90°
	Volume
	Tempo
	Q
	V
	P
	hs
	Re
	Ks
	Leq
	(m3)
	(s)
	(m3/s)
	(m/s)
	(Pa)
	(m)
	
	
	
	0,0395
	24,44
	0,00161
	3,12
	4100
	0,4
	79872
	0,84
	1,13
	0,0395
	28,24
	0,00139
	2,70
	4000
	0,40
	69120
	1,09
	1,39
	0,041
	32,45
	0,00126
	2,44
	3700
	0,37
	62464
	1,24
	1,58
	0,04
	34,54
	0,00122
	2,37
	3200
	0,32
	60672
	1,14
	1,45
	0,04
	38,54
	0,00103
	2,00
	2500
	0,25
	51200
	1,25
	1,52
Curva
	Volume
	Tempo
	Q
	V
	P
	hs
	Re
	Ks
	Leq
	(m3)
	(s)
	(m3/s)
	(m/s)
	(Pa)
	(m)
	
	
	
	0,0395
	24,44
	0,00161
	3,12
	8700
	0,87
	79872
	1,78
	2,39
	0,0395
	28,24
	0,00139
	2,70
	8400
	0,84
	69120
	2,30
	2,94
	0,041
	32,45
	0,00126
	2,44
	7900
	0,79
	62464
	2,65
	3,39
	0,04
	34,54
	0,00122
	2,37
	6900
	0,69
	60672
	2,45
	3,13
	0,04
	38,54
	0,00103
	2,00
	5300
	0,53
	51200
	2,65
	3,23
Redução
	Volume
	Tempo
	Q
	V1
	V2
	P
(Pa)
	hs
	Re
	Ks
	Leq
	(m3)
	(s)
	(m3/s)
	(m/s)
	(m/s)
	
	(m)
	
	
	
	0,0395
	24,44
	0,00161
	3,12
	5,67
	13900
	1,39
	107730
	0,864
	1,09
	0,0395
	28,24
	0,00139
	2,70
	4,90
	13600
	1,36
	93100
	 1,13
	1,19
	0,041
	32,45
	0,00126
	2,44
	4,44
	12700
	1,27
	84360
	1,28
	1,35
	0,04
	34,54
	0,00122
	2,37
	4,30
	11000
	1,10
	81700
	1,19
	1,25
	0,04
	38,54
	0,00103
	2,00
	3,63
	8500
	0,85
	68970
	1,29
	1,29
5.2. Cálculos
Cotovelo 90º
Curva
Redução
5.2 Gráficos 
- Cotovelo 90º
Curva
Redução
5.3. Gráficos médias gerais
	Através dos gráficos é possível observar que em todos há uma reta crescente, onde utilizando os dados do experimento na construção dos gráficos é possível observar que os números de Reynolds analisados e os valores de comprimento equivalente são aproximadamente constantes, além do fato de quanto maior ser o número de Reynolds mais é o coeficiente de carga singular, assim como em maiores vazões há uma maior perda de carga singular.
5.4 Análises	
O acessório que apresentou maior perda de carga foi a redução, o que já era esperado pois, ela foi o acessório com maior diferencila de pressão, maior poerda de carga singular e o maior número de reynolds, o que indica que a perda de cerga e proporcional a vazão nas tubulações com a existencia de singularides.
6. CONCLUSÕES
 
	Conclui – se que através do experimento realizado em laboratório é evidenciada a importância em se determinar as perdas de carga de um fluído em tubulações, pois, através dos cálculos realizados, pode – se obter valores das perdas distribuídas singulares, que são fatores fundamentais, para se determinar a potência de uma bomba hidráulica que poderá ser utilizada.
	Quanto maior o trajeto, tipos de ligação e curvas utilizadas, maiores serão as perdas de carga e consequentemente maior deverá ser a potência da bomba. 
CONCLUSÃO 
 
Nas tubulações de recalque as perdas de carga localizadas são de suma importância uma vez que têm influência direta no dimensionamento hidráulico em um sistema de irrigação, principalmente no que tange as reduções concêntricas utilizadas nas linhas de distribuição. As perdas de carga localizada produzidas por essas reduções são relativamente altas e devem ser consideradas com bastante critério no dimensionamento hidráulico do sistema de irrigação. 
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Academia Edu - <www.academia.edu/.../TÍTULO_EXPERIMENTO_2_PERDA_DE_CARGA_ SINGUL> Acesso em 20 de outubro de 2017.
Mackenzie < meusite.mackenzie.com.br/miriamtg/portfolio_FT_I/portfolio_BE_I_p2.pd> Acesso em 21 de outubro de 2017.
UNICAMP - < www.ft.unicamp.br/~mariaacm/CET0301/Hidraulica%202.pd> Acesso em 16 de outubro de 2017.

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