Relatório Perda de Cargas Localizadas

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Universidade Federal de Itajubá – UNIFEI
EME412 – Fenômenos de Transporte II
PERDA DE CARGA LOCALIZADA
Itajubá
16 de outubro de 2013
Sumário
Introdução
.
 
Objetivo
Com a utilização de diferentes conectores de tubo, incluindo curvaturas, uma contração, uma expansão e uma válvula de gaveta, espera-se determinar os coeficientes de perda de carga distribuída do escoamento realizado no equipamento.
Materiais e Métodos
Materiais
Bancada Hidráulica F1-10
Aparato de Perdas de Energia em Curvaturas e Conexôes F1-22
Cronômetro
Termômetro
Método experimental
Montou-se o aparato de perdas na bancada hidráulica de modo que sua base esteja na horizontal. Conectou-se a entrada do equipamento de ensaio na fonte de alimentação de fluxo da bancada e após posicionado o tubo de extensão de saída no tanque volumétrico, fixou-se no lugar.
Abra a válvula da bancada, a válvula de gaveta e a válvula de controle de fluxo e ligue a bomba para encher o equipamento de ensaio com água. Para purgar o ar dos pontos de tomada de pressão e dos manômetros, feche a válvula da bancada e a válvula de controle de fluxo do equipamento de ensaio, abra o parafuso de purga de ar e remova a tampa da válvula de ar adjacente. Conecte uma extensão de tubagem de diâmetro pequeno a partir da válvula de ar até o tanque volumétrico. Agora, abra a válvula da bancada e permita a vazão pelos manômetros para purgar todo o ar contido neles; em seguida, aperte o parafuso de purga de ar. Com a bomba desligada abra parcialmente a válvula da bancada e a válvula de controle de fluxo do equipamento de ensaio. Em seguida, abra um pouco o parafuso de purga de ar para permitir a entrada de ar no topo dos manômetros, reaperte o parafuso quando os níveis do manômetro atingirem uma altura adequada.
Verifique se todos os níveis dos manômetros estão dentro da escala na taxa de fluxo volumétrico máximo (aproximadamente 17 litros/minuto). Esses níveis podem ser ajustados posteriormente com uso do parafuso de purga de ar e pela bomba de ar manual fornecida. O parafuso de purga de ar controla o fluxo de ar pela válvula de ar, portanto, quando a bomba manual for utilizada, o parafuso de purga deve estar aberto. Para reter a pressão da bomba manual no sistema, o parafuso deve ser fechado após o bombeamento.
Cálculos
Vazão - 
	 , onde: 
 = volume do reservatório em ;
 = tempo cronometrado para se alcançar o volume V, em s;
Velocidade média do escoamento - 
	 , onde:
Q = vazão volumétrica em ;
 = diâmetro interno do tubo de vidro em m;
Numero de Reynolds (Re – adimensional)
		, onde:
C = velocidade média de escoamento ;
d = diâmetro interno do tubo de vidro em m;
v = viscosidade cinemática d’água em ;
Fator de Atrito (f)
	 , onde:
Re = Nº de Reynolds;
1-laminar (Tubo liso/ou rugoso)
	 , Re
2-Turbulento (Tubo liso assim como tubo de vidro)
- Blasius: , para 3000
- Konakov: , para 2300
- Tapan-Eli (UNIFEI): , para 2300
A variação da viscosidade cinemática com a temperatura pode ser aproximada pela seguinte relação:
Resultados
A seguir é apresentada a Tabela 1 contendo os dados obtidos pela realização do experimento.
Tabela 1- Dados obtidos no experimento.
	
Ensaio
	
	
	
	
	
	
	
Re
	1
	250
	23,85
	18,5
	10,48
	1,35
	1,047
	404,67
	2
	246
	10,76
	18
	22,86
	2,93
	1,06
	871,80
	3
	243
	8,23
	18
	29,53
	3,79
	1,06
	1125,90
	4
	235
	4,36
	18
	53,90
	6,92
	1,06
	2055,30
	5
	952
	12,82
	18
	74,26
	9,53
	1,06
	2831,67
	6
	975
	10,61
	17,5
	91,89
	11,79
	1,074
	3458,48
	7
	945
	6,45
	17,5
	146,51
	18,80
	1,074
	5514,01
	8
	895
	4,21
	17,5
	212,59
	27,28
	1,074
	8000,86
	9
	850
	3,81
	17,5
	223,10
	28,63
	1,074
	8396,33
Tabela 2- Resultados do fator de atrito.
	Ensaio
	Escoamento
	Fator de Atrito
	
	
	Laminar
	Turbulento Blausius
	Turbulento Konakov
	Turbulento Tapan - Eli
	Diferença %
	1
	Laminar
	0,1587
	-
	-
	-
	-
	2
	Laminar
	0,0728
	-
	-
	-
	-
	3
	Laminar
	0,0568
	-
	-
	-
	-
	4
	Transitório
	-
	-
	-
	-
	-
	5
	Transitório
	-
	-
	0,045
	0,0445
	1,11
	6
	Transitório
	-
	0,0412
	0,0426
	0,0419
	1,64
	7
	Turbulento
	-
	0,0367
	0,0365
	0,0364
	0,27
	8
	Turbulento
	-
	0,0334
	0,0327
	0,0328
	0,30
	9
	Turbulento
	-
	0,0331
	0,0323
	0,0324
	0,31
Conclusão
Com a realização do experimento foi possível se observar o comportamento dos diferentes escoamentos, experimentalmente a partir do comportamento do filete de corante perante a variação de vazão e teoricamente através da determinação do Número de Reynolds.
No inicio do ensaio o corante apresentava uma linearidade durante o percurso no tubo e perante o aumento de vazão e velocidade, foi possível perceber a distorção do corante durante seu fluxo, identificando a diferença entre um escoamento laminar e um turbulento. 
Após a realização dos cálculos garantiu-se que os resultados observados no experimento condiziam com os encontrados na literatura.
Referências
Material didático de experimento: Experiência de Reynolds, Prof. Vladimir. UNIFEI, 2013.
BRUNETTI, Franco. Mecânica dos Fluidos. 2ª edição. Ed. Pearson Prentice Hall. São Paulo, 2008.
 <http://fenomenosdaengenharia.blogspot.com.br/2012/11/experimento-de-reynolds.html> Acessado em: 09 de outubro de 2013.