Aula Prática 02 - Perdas de Carga em Conduto Forçado

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PRÁTICAS DE LABORATORIO – H.H. 
 
Prof. Orientador: _________________ Data da Prática: ____/____/_______ 
Componente (s) Matrícula Turma 
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PRÁTICA 02 
Perdas de carga em conduto forçado 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
A perda de carga em transporte de fluídos refere-se a um termo genérico designativo 
do consumo de energia desprendido por um fluído para vencer as resistências do 
escoamento. Essa energia se perde sob a forma de calor, ou seja, há um acréscimo da 
temperatura deste fluído durante o escoamento. 
Na prática as tubulações não são constituídas apenas por tubos retilíneos e de 
mesmo diâmetro. Há também as peças especiais como: curvas, joelhos ou cotovelos, 
registros, válvulas, reduções, ampliações, etc, responsáveis por novas perdas. Sendo assim 
as perdas de carga podem ser classificadas por perdas distribuídas e perdas localizadas. 
 
1.1. Perda de carga distribuída (hD) 
 
Também conhecida por perda de carga contínua ou perda por atrito, é ocasionada 
pela resistência oferecida ao escoamento do fluído ao longo da tubulação. A experiência 
demonstra que ela é diretamente proporcional ao comprimento da tubulação de diâmetro 
constante. 
Outro conceito de perda de carga é a carga unitária (J), que pode ser definida como a 
tangente do ângulo de inclinação da linha piezométrica, quando a tubulação for horizontal e 
de seção constante, como mostra a Figura 01. 
 
 
Figura 01 – Tubulação horizontal e de seção constante. 
 
Como mostra a Figura 01: 
 
 
 
 
 
 
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1.2. Perda de carga localizada (hL) 
 
Também conhecida por perda de carga acidental ou singular ocorre todas as vezes 
que houver mudança no valor da velocidade e/ou direção da velocidade (módulo e direção 
da velocidade). Isso se deve à presença de acessórios hidráulicos na tubulação (Figura 02), 
pois estes altera a uniformidade do escoamento e, apesar da denominação perda de carga 
localizada, a influência do acessório sobre a linha de energia se faz sentir em trechos a 
montante e a jusante de sua localização. 
 
 
Figura 02 – Tubulação com acessórios hidráulicos e mudança de direção. 
 
1.3. Perda de carga total (hT) 
 
Refere-se ao somatório das perdas de carga distribuída e localizadas. 
Matematicamente expressa por: 
 
 
 
A perda de carga localizada é importante em tubulações curtas, já em tubulações 
longas seu valor é frequentemente desprezado na prática. 
 
2. OBJETIVO(S) DO ENSAIO 
 
Estimar a perda de carga total ao longo de uma canalização retilínea com alguns 
acessórios hidráulicos e, em seguida, calcular o fator de atrito do trecho, o regime de 
escoamento, as rugosidades relativa e absoluta. 
 
3. METODOLOGIA E FUNDAMENTAÇÃO TÉORICA 
 
A dissipação de energia causada pelo escoamento do fluído ao longo da canalização 
baseia-se na equação de Bernoulli para fluídos reais, expressa pela relação seguinte: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 Para o trecho retilíneo: Z1 = Z2 
 Para escoamento uniforme: V1 = V2 
 
Nessas condições, a perda de carga atribuída equivale à diferença de pressão no 
trecho em estudo, representado por: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A perda de carga (h) representa o diferencial de pressão lido no manômetro digital. O 
cálculo da perda de carga em tubulações vem sendo estudado e a quantidade de dados 
disponível é extensa. Uma equação muito difundida é a equação de Darcy-Weisback, 
também conhecida como equação universal de perdas de carga, expressa por: 
 
 
 
 
 
 
 
 
A equação acima também pode ser expressa em função da vazão, equação da 
continuidade (Q = V.A) para conduto de seção circular, sendo expressa por: 
 
 
 
 
 
 
A equação acima pode ser generalizada para o caso da perda de carga total 
(somatório das perdas distribuída e localizadas): 
 
 
 
 
 
 
Em que, LV = comprimento equivalente ou virtual ∑ 
 L = comprimento real da rede 
Lf = comprimento fictício (Tabelado) 
 
 hT = perda de carga total ∑ 
 
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
A Tabela 01 mostra a relação de equivalência de comprimento da rede e suas 
respectivas perdas de carga para um determinado trecho do canal experimental. 
 
Tabela 01 – Perdas de carga e equivalência de comprimento da rede 
Acessórios hidráulicos h (KPa) h (mca) L (m) 
Válvula de globo 
Válvula de esfera 
Válvula de gaveta 
Extensão da Rede ----------------- --------------- 
 
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Comprimento equivalente (LV) = 
Perda de carga no trecho considerado (hT) = 
Vazão no rotâmetro (Q) = 
Diâmetro da tubulação no trecho (D) = 
 
Conforme dados experimentais, referente trecho da rede em estudo, 
a) Calcule o fator de atrito (f); 
b) Determine o regime de escoamento (Rey – dizer se é laminar ou turbulento); 
c) Localizar no Diagrama de Moody, a rugosidade relativa (𝜺/D); 
d) Calcule a rugosidade absoluta (𝜺). 
 
Relembrando: 
 
 
 
 
 
 ; 1,0 mca = 10 KPa 
Água à temperatura ambiente de 20oC – Viscosidade cinemática (ν = 10-6 m2/s) 
 
MEMORIAL DE CÁLCULOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Descrever suas análises a cerca dos resultados alcançados e considerações finais 
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