RELATORIO 8 - Perda de carga localizada

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ESCOLA DE ENGENHARIA DE PIRACICABA
Fundação Municipal de Ensino de Piracicaba
Av. Monsenhor Martinho Salgot, nº 560 – Bairro Areão
CEP: 13414-040 – Piracicaba SP
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Prática 08
Perda de Carga localizada 
	
	
	André Rosaboni Fernandez
	201200700
	Carlos Eduardo Vaz
	201200697
	Daniel Rodrigues Carlos
	201200716
Piracicaba
2014
ÍNDICE
1. OBJETIVO	3
2 INTRODUÇÃO	3
2.1. Conceitos	3 
3. Montagem	7
4. Metodologia do Ensaio	7
5. Dados e Interpretação	8
6. Conclusão	11
7. Bibliografia _________________________________________________________________12
1 – OBJETIVOS
Medida da perda singular em tubulações com um registro de gaveta, Levantamento da curva característica da canalização. Comparação com as fórmulas teóricas utilizadas para o cálculo.
2 – INTRODUÇÃO
O escoamento em dutos é estudo de grande importância, pois dutos são responsáveis pelo transporte de fluídos desde os primórdios da civilização.
Por volta de 1800, dutos de madeira surgiram nas cidades de Montreal e Boston, na América do Norte, os quais eram construídos perfurando troncos de madeira. Múltiplos tubos assim obtidos eram instalados e vedados nas extremidades com gordura animal aquecida, porem hoje, os dutos mais modernos são construídos de vários tipos de materiais metálicos, de material plástico, de concreto, de metal revestido internamente com plástico ou cimento etc.
No passado, os dutos eram essencialmente utilizados no transporte de água. Atualmente os dutos são utilizados no transporte de líquidos e gases dos mais diversos tipos e em várias situações. Quando os dutos são acoplados a mecanismos de bombeamento adequados, formam um sistema que permite cobrir um range de distâncias que pode chegar a milhares de quilômetros. Os dutos podem ser instalados enterrados, a céu aberto e subaquático, e representam, hoje em dia, um sistema de transporte indispensável à economia mundial.
Uma diferença básica do escoamento em dutos e canais é que, enquanto nos canais a seção do escoamento varia, pois depende da vazão transportada, nos dutos, normalmente, a seção de escoamento ocupa toda a seção transversal disponível no duto, independentemente, até certo limite, da vazão que é transportada. Um escoamento em duto com essa característica é conhecido como escoamento em duto forçado.
Do ponto de vista da Mecânica dos Fluídos, o tema central de interesse são as características do escoamento dos fluídos no interior de dutos e, devido à sua importância, o cálculo da perda de carga, pois dela depende o projeto e dimensionamento das instalações de transporte de fluídos.
2.1 – Perda distribuída
Um fluído, escoando em um duto, sofre influência das paredes ocasionada pelo atrito. Essa influência traduz-se em perda de pressão ao longo do comprimento. Dado um tubo, de diâmetro D e comprimento L, no qual passa uma vazão Q, conforme o esquema da figura pode-se dizer que a diferença da pressão total entre as seções 1 e 2 representa a perda de carga no conduto.
Figura 1 – Tubulação conduzindo uma vazão Q.
Pode-se escrever, para a perda de carga P:
Onde:
P = pressão estática (Kgf/m2)
v = velocidade (m/s)
z = cota (m)
ρ = massa específica (UTM/m³)
2.2 – Perda singular
Método do Comprimento Equivalente
Uma canalização que possui ao longo de sua extensão diversas singularidades, equivale, sob o ponto de vista de perda de carga, a um encanamento retilíneo de comprimento maior, sem singularidades.
O método consiste em adicionar à extensão da canalização, para efeito de cálculo, comprimentos tais que correspondam à mesma perda de carga que causariam as singularidades existentes na canalização.					
 Figura 2 – Método comprimento equivalente.
Tabela 1 – Comprimento equivalente para perdas localizadas.
Caso queira-se calcular a perda de carga localizada, ou singular, pela expressão:
Onde:
Ks: Coeficiente de perda de carga
Q= vazão em M³/s
G= Aceleração da gravitacional 
A= área do tubo m²
Valores de Ks (ou K) apresentados a seguir foram obtidos experimentalmente e apresentados pela KSB:
Tabela 2 – Coeficientes de perdas K
3 – Montagem
Com relação a perda de carga, localizada ou singular foi usado um registro do tipo gaveta, que é montado substituindo o diafragma do tubo liso de 2”. Interligar por meio de mangueiras plásticas o diafragma de 3” polegada ao manômetro 6; a primeira tomada de pressão estática do tubo liso de 2” polegada deverá ser ligada por meio de mangueira plástica ao ramo esquerdo do manômetro 1, por intermédio de um “T” ligar a segunda tomada de pressão estática ao ramo direito do manômetro 1 e ao ramo esquerdo do manômetro 2, interligar a terceira tomada de pressão estática ao ramo direito do manômetro 2 
Figura 2 – Esquema simplificado da ligação
4 – Metodologia do Ensaio
4.1 Preparação do Sistema
Fechar todos os registros. Verificar se todas as tomadas de pressão não utilizadas encontram-se devidamente fechadas. Acionar a bomba hidráulica. Não deverá haver reação nos medidores de pressão. Abrir os registros dos dutos de medida, regulando-os para uma vazão pequena, com a finalidade de sangrar os manômetros. Sangrar todos os manômetros. Caso haja dificuldade para sangramento do ramo de baixa pressão, fechar parcialmente a saída do tubo.
4.2 Ensaio
	Para o ensaio foram feitas 6 medidas distintas, anotando as variações dos manômetros 1,2 e 4 respectivamente, e através dos dados obtidos podemos calcular a vazão e as perdas de carga do sistema distribuída e localizada.
5 - Dados e Interpretação
	No experimento foram realizadas 6 medições de pressões, para obter a vazão e as perdas de carga da tubulação.
 		
Entre 1 e 2 
 		
velocidade = Manômetro 4 (diafragma de 3” polegada)
Para cálculo de vazão:
 	 
 			 
Para velocidade
Calculo para número de Reynolds:
Com os valores de Re e K (rugosidade relativa), encontra-se o f (coeficiente de atrito); no diagrama de moody
Entre as seções 1 e 2
Entre as seções 2 e 3
Perda singular =hs
Vazão manômetro 4:
Tabela 3
	
	Vazão (m³/s)
	Velocidade (m/s)
	0,012
	2,58*10^-3
	0,539
	0,013
	2,68*10^-3
	0,560
	0,02
	3,33*10^-3
	0,696
	0,026
	3,80*10^-3
	0,795
	0,032
	4,21*10^-3
	0,881
	0,04
	4,71*10^-3
	0,985
Velocidade medida no diafragma de 3” polegada
 
Calculo do número de Reynolds
Tabela 4
	Velocidade (m/s)
	Re
	0,539
	200,39
	0,560
	20862,74
	0,696
	25929,41
	0,795
	29617,64
	0,881
	32821,56
	0,985
	36696,07
Perda singular hs (manômetro 2)
Tabela 4
	
	Velocidade (m/s)
	
	0,066
	0,539
	0,00290m
	0,081
	0,560
	0,00313m
	0,121
	0,696
	0,00484m
	0,168
	0,795
	0,00632m
	0,226
	0,881
	0,00776m
	0,255
	0,985
	0,00970m
Perda distribuída hf (manômetro 1)
Tabela 5
	
	hf =
	0,009
	0,12m
	0,016
	0,21m
	0,023
	0,31m
	0,030
	0,40m
	0,040
	0,54m
	0,044
	0,59m
Tabela 6 – dados para construção do gráfico Q (vazão)x hs (perda singular)
	Vazão (m³/s)
	hf (m)
	hs (m)
	2,58*10^-3
	0,12
	0,00290
	2,68*10^-3
	0,21
	0,00313
	3,33*10^-3
	0,31
	0,00484
	3,80*10^-3
	0,40
	0,00632
	4,21*10^-3
	0,54
	0,00776
	4,71*10^-3
	0,59
	0,00970
Grafico 
1
 Q x hs
6- Conclusão
Concluímos através do experimento realizado em laboratório a importância em determinar as perdas de cargas de um fluido em tubulações, pois através dos cálculos realizados obtemos os valores para construção do gráfico e os valores das perdas distribuídas e singulares, que são fatores fundamentais para determinar a potência de uma bomba hidráulica.
7- BibliografiaMecânica dos Fluídos – 2º edição revisada – Franco Brunetti – Editora Pearson
Mecânica dos Fluídos Noções e Aplicações – Sylvio R. Bistafa – Editora Blucher
Módulo experimental Mec. Fluídos Líquido.