AULA 5 PERDA DE CARGA LOCALIZADA

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PERDA DE CARGA 
LOCALIZADA 
Centro Universitário Estácio da Bahia - FIB 
Cássia Juliana Fernandes Torres 
Engenheira Ambiental 
Engenheira de Segurança do Trabalho 
Engenheira de Segurança de Barragem 
Especialista em Geoprocessamento 
Mestre em Engenharia Ambiental Urbana/UFBA 
Doutoranda em Energia e Ambiente/Cienam/UFBA 
OBSERVAÇÃO 
• LER O CAPÍTULO 
3 DO LIVRO DE 
RODRIGO DE 
MELO PORTO DA 
USP – ESTE 
CAPÍTULO 
RETRATA A 
PERDA DE 
CARGA 
LOCALIZADA. 
Um fluido em um sistema de escoamento passa por tubos, válvulas, 
conexões, acessórios diversos e, também podem ocorrer mudanças da 
área de escoamento. 
Ao escoar por um conduto forçado, o fluido é submetido a variações de 
pressão, decorrentes de variação na elevação da tubulação, da velocidade 
de escoamento ou ainda do atrito do fluido com a face interna da parede 
do conduto. 
Conceitos - Perda de Carga Localizada 
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. 
O escoamento em uma tubulação pode exigir a passagem do fluido 
através de vários acessórios, curvas ou mudanças súbitas de área. 
Perdas de carga são encontradas, sobretudo, devido à separação do 
escoamento. 
Porto, 1999 
Exemplo - Perda de Carga Localizada 
As tubulações de transporte de água sob pressão, de qualquer porte, são 
construídas por tubulações montadas em sequência, de eixo retilíneo, 
unidas por acessórios de natureza diversa, como válvulas, curvas, 
derivações, registros ou conexões de qualquer tipo e, eventualmente, uma 
máquina hidráulica como bomba ou turbina. 
Perda de Carga Localizada 
Obs: Em trechos retilíneos, de diâmetros constantes e mesmo material, 
a perda de carga unitária é constante, desde que o regime seja 
permanente. 
Expressão geral 
de perda de 
carga: 
𝑕𝑓 = 𝐾 
𝑉2
2𝑔
 
Porto, 1999 
Acessórios - Perda de Carga Localizada 
Cotovelos e curvas 
Tais conexões, muito utilizadas nas diversas instalações de transporte de 
água, produzem perdas localizadas devido à mudança de direção do 
escoamento. Pelo efeito da inércia, os filetes tendem a conservar seu 
movimento retilíneo e são impedidos pela fronteira sólida da conexão. 
Esta mudança de direção provoca uma modificação substancial no perfil de 
velocidade e, consequentemente, na distribuição da pressão, de modo que ocorre 
um aumento de pressão na parte externa da curva com diminuição da velocidade e 
o inverso na parte interna da curva 
Porto, 1999 
• Basicamente, a perda de carga depende da rugosidade da parede, do 
número de Reynolds, da relação entre o raio de curvatura médio e o 
diâmetro e do ângulo de curvatura. 
Acessórios - Perda de Carga Localizada 
Cotovelos e curvas 
Equação Empírica 
para cálculo do 
coeficiente K para 
curvas e cotovelos: 
Porto, 1999 
Acessórios - Perda de Carga Localizada 
Cotovelos e curvas 
Acessórios - Perda de Carga Localizada 
Registro de gaveta 
Com frequência, as tubulações dispõem de mecanismos que permitem regular a 
vazão transportada, ou mesmo promover o fechamento total. Tais equipamentos, 
comumente chamados de válvulas, podem ser de diversos tipos, tamanhos e 
geometrias. 
- Exemplos de válvulas: Válvula 
de borboleta; registro de gaveta; 
registro de globo; registro de 
ângulo; válvula Y, etc. 
Registro de gaveta 
Quando totalmente abertas, as válvulas 
não produzem alterações substanciais no 
escoamento, porém, quando parcialmente 
fechadas, provocam perdas de carga 
consideráveis. 
Porto, 1999 
Acessórios - Perda de Carga Localizada 
Válvula de borboleta 
As válvulas de borboleta são dispositivos usados em instalações hidráulicas 
para fazer controle de vazão. Podem ser operadas de modo manual ou com 
auxílio de dispositivos elétricos (acionadores), para fechamento total ou 
fixação de um certo ângulo de abertura. 
Porto, 1999 
Acessórios - Perda de Carga Localizada 
Valores diversos do Coeficiente de perda de 
carga 
Representação da Linha de Energia e Linha 
Piezométrica 
Perda de Carga Localizada 
Porto, 1999 
Comprimento Equivalente 
• O método dos Comprimento equivalentes consiste em 
substituir, para simples efeito de cálculo, cada 
acessório da instalação por comprimentos de tubos 
retilíneos, de igual diâmetro, nos quais a perda de 
carga seja igual à provocada pelo acessório, quando a 
vazão em ambos é a mesma. 
 
• Assim cada comprimento equivalente é adicionado ao 
comprimento real da tubulação, a fim de simplificar o 
cálculo, transformando o problema em uma simples 
perda de carga distribuída. 
Porto, 1999 
Comprimento Equivalente 
𝐿𝑒 =
𝐾
𝐷𝑓
 
Comprimentos equivalentes para peças metálicas,ferro galvanizado 
e ferro fundido 
Comprimentos equivalentes para peças de PVC rígido ou 
cobre 
Exercício 1: A instalação hidráulica predial da figura está em 
um plano vertical e é toda em aço galvanizado novo com 
diâmetro de 1”, e alimentada por uma vazão de 2,0 l/s de água. 
Os cotovelos são de raio curto e os registros de gaveta. 
Determine qual deve ser o comprimento x para que as vazões 
que saem pelas extremidades A e B sejam iguais. Utilize o 
método do Comprimento Equivalente. 
Porto, 1999 
Método Iterativo 
Ordena-se adequadamente a equação, e arbitra-se um valor inicial qualquer 
para a variável procurada que está no seu segundo membro. Com o valor 
inicial já arbitrado, calcula-se um novo valor para esta mesma variável 
procurada, mas para a que está no primeiro membro. Se a diferença entre o 
valor inicial e o novo valor calculado estiver fora da precisão desejada, 
repete-se esta operação, porém colocando como valor inicial o novo valor 
calculado. Se a diferença aumentar diz-se que os valores estão divergindo, e 
se diminuir diz-se que os valores estão convergindo para a solução. O 
número de repetições, isto é, o número de iterações poderá ser pequeno ou 
não, dependendo do método a ser utilizado, e se sucederá até que a diferença 
seja suficientemente pequena ou compatível com a precisão desejada. 
Um esquema básico de cálculo, passo a passo, seria algo do tipo: 
• Arbitra-se um valor inicial qualquer para a variável do segundo membro. 
• Calcula-se novo valor para a mesma variável que está no primeiro membro. 
• Compara-se a diferença entre o valor calculado e o valor inicial com a tolerância 
estabelecida. 
• Se maior, o novo valor passa a ser o valor inicial, e volta-se para o passso (2). Se 
menor passa-se para o passo (5). 
• O corrente valor da variável é o valor procurado. Porto, 1999 
Exercício 2. A instalação mostrada na figura abaixo tem 
diâmetro de 50mm em ferro fundido com leve oxidação. Os 
coeficientes de perdas de carga localizadas são: entrada e saída 
da tubulação K=1,0; cotovelo 90° K= 0,9; curvas de 45° K=0,2 e 
registro de ângulo, aberto, K=5,0. Determine, usando a equação 
Universal a vazão transportada. Desconsidere as cargas cinéticas 
Porto, 1999 
OBRIGADA! 
torres_cjf@yahoo.com.br