Relatorio-Perdas de Cargas Localizadas

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ 
IRIS SILVA LOPES
LUANA MARIA MACHADO DE SOUZA
YOLANDA PROVASI BANNOUT 
EME412
ENSAIO PERDAS DE CARGAS LOCALIZADAS
ITAJUBÁ
2016
UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ
IRIS SILVA LOPES 34909
LUANA MARIA MACHADO DE SOUZA 33201
EME412
ENSAIO BALANÇO MOMENTOS 
Relatório experimental submetido ao Prof. Vladimir, como requisito parcial para aprovação na disciplina de EME412 do curso de graduação em Engenharia Civil da Universidade Federal de Itajubá. 
ITAJUBÁ
2016
	RESUMO
PALAVRAS-CHAVE: 
INTRODUÇÃO
No cotidiano as perdas de cargas são muito utilizadas, no caso da engenharia civil estas são usadas principalmente em instalações hidráulicas.
Em tubulações quando há o escoamento interno este sofre influencias das paredes que acabam fazendo com que a energia se perca devido a forças como o atrito. Dessa forma, as partículas em contato com a parede adquirem a velocidade da parede tornando-se nula e passam a influir nas partículas vizinhas através da viscosidade e da turbulência, dissipando a energia. Essa dissipação abaixa a pressão total do fluido que escoa e então é denominado Perda de Carga. 
Essa perda de carga pode ser caracterizada em duas formas. Perda de Carga Localizada ocorre quando a perda de carga é causada pelos acessórios de canalização, ou seja, as diversas peças usadas para montar a tubulação e controlar o fluxo do escoamento, acabam provocando uma variação na velocidade e consequentemente influenciam diretamente na perda de energia nos pontos onde está localizado, com isso o escoamento sofre perturbações em pontos de instalação tais como válvulas, cotovelos, reduções e joelhos. O outro tipo de perda de carga é a distribuída em que as paredes dos tubos causam uma perda de pressão distribuída ao longo do comprimento do tubo, fazendo com que a pressão total vá diminuindo ao longo do comprimento.
Como dito anteriormente, um fluído escoando em um duto sofre influência das paredes e dos acessórios de canalização causado pelo atrito. Essa influência acarreta perda de pressão ao longo do comprimento. Para calcular essa diferença de pressão, ou perda de carga, é utilizada a equação da energia mecânica para escoamentos que está descrita abaixo.
Figura 1 – Tubulação conduzindo uma vazão Q.
Figura 2-Equação da energia mecânica para escoamentos 
	Além da equação da energia mecânica citada acima, outra formula muito importante para caracterizar um escoamento é o número de Reynolds. Este é um número adimensional utilizado para definir se um escoamento é laminar ou turbulento.Sua fórmula está descrita abaixo:
Figura 3- Número de Reynolds
Para dutos quando o Re menor ou igual a 2000 o escoamento é laminar, entre 2000 e 4000 o escoamento é uma transição entre laminar e turbulento. Acima de 4000 o escoamento é considerado turbulento 
OBJETIVOS	
A partir do experimento realizado no dia 12 de setembro de 2016 calcular o coeficiente de perda de cargas (K) e o número de Reynolds (Re) afim de identificar e classificar o tipo de escoamento estudado.
MATERIAIS E MÉTODOS 
3.1)Materiais utilizados:
	
3.2)Métodos:
PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS
4.1)Obtenção dos dados:
A partir do experimento realizado em laboratório no dia 12 de setembro de 2016 foram coletados dados relacionados a medidas a serem usadas nos cálculos e dessa forma foi medido a altura (h1 e h2), a variação de pressão (P), o volume (V), e o tempo (t) e a partir dessas medições foi construída a tabela 1:
	Conexão
	h1 (m)
	h2 (m) 
	V (m³)
	t(s)
	Mitra
	143
	74
	15
	60
	
	158
	134
	9
	60
	
	257
	98
	14
	60
	
	164
	130
	11
	60
	
	159
	105
	13
	60
	Cotovelo
	218
	177
	15
	60
	
	191
	174
	9
	60
	
	225
	189
	14
	60
	
	204
	182
	11
	60
	
	222
	199
	13
	60
	Curva C
	260
	239
	15
	60
	
	210
	199
	9
	60
	
	268
	244
	14
	60
	
	228
	210
	11
	60
	
	259
	238
	13
	60
	Contração
	297
	266
	15
	60
	
	223
	211
	9
	60
	
	297
	269
	14
	60
	
	246
	231
	11
	60
	
	285
	261
	13
	60
	Expansão 
	287
	300
	15
	60
	
	220
	225
	9
	60
	
	287
	301
	14
	60
	
	242
	249
	11
	60
	
	276
	288
	13
	60
	Curva Lon
	307
	286
	15
	60
	
	228
	220
	9
	60
	
	307
	288
	14
	60
	
	253
	242
	11
	60
	
	294
	277
	13
	60
	 
	P (bar)
	15
	60
	 
	1,8
	
	
	Válvula 
	1,7
	16
	60
	Gaveta 
	2,1
	10
	60
	 
	1,9
	13
	60
	 
	1,6
	17
	60
Tabela 01-Medidas obtidas em laboratório 
	 
4.2) Cálculos:
	Com os dados obtidos em laboratório foi possível calcular para cada conexão a perda de carga, que é a diferença de altura h1 – h2 , e a vazão Q em (m³/s) que é o volume dividido pelo tempo. Além da vazão e da perda de carga foi calculado também o K que é um coeficiente de perda de carga.Para calcular o K foi utilizado a equação da energia mecânica em escoamentos, que está descrita abaixo:
Fórmula 1-Equação da energia mecânica em escoamentos 
	Para obter experimentalmente o valor de K, a equação acima foi simplificada e modificada considerando alguns fatores
z1=z2=0 pois é a altura de x em relação ao plano horizontal de referência.
De acordo com a 1ª Lei da Hidrostática h=p/ˠ
 Assim a nova fórmula está escrita abaixo:
Fórmula 2- Equação Simplificada 
Como o tubo possui uma secção transversal de entrada e saída diferentes, para calcular a velocidade de entrada e saída utilizamos a equação da continuidade:
Fórmula 3- Equação da continuidade
Para a válvula de gaveta o experimento foi diferente, ao invés de coletar dados de diferença de altura foram calculados dados de diferença de pressão que foram convertidos para perda de carga equivalente a partir da relação aproximada de 1bar=10,2m de água. 
Outros dados utilizados para os cálculos foi a gravidade que foi usada uma aproximação de 9,81m/s² e os diâmetros internos da tubulação, que foram medidos em laboratório durante o ensaio, d1=0,0183m e d2=0,024m.
Além de calcular o coeficiente de perda de carga (K) foi calculado também o número de Reynolds(Re) afim de classificar o escoamento. A fórmula usada para tal cálculo foi:
Fórmula 4-Número de Reynolds
Para o cálculo foi adota a viscosidade da água a 20ºC que tabelada é de 1,002 x 10-6m2/s.
Fazendo-se uso das fórmulas e dos dados citados acima foi construída uma tabela final com os dados de perda de carga (m), vazão (m³/s), v1(m/s),v2(m/s), K(adimensional) e Re(adimensional).
	Conexão
	Perda de Carga h1-h2 (m)
	Qt (m³/s)
	v1 (m/s)
	v2 (m/s)
	Re
	K
	Mitra
	69
	0,25
	13,661202
	10,416667
	254115,23
	17,32916
	
	24
	0,15
	8,1967213
	6,25
	152469,14
	16,74315
	
	159
	0,233333333
	12,750455
	9,7222222
	237174,22
	45,84078
	
	34
	0,183333333
	10,018215
	7,6388889
	186351,17
	15,878318
	
	54
	0,216666667
	11,839709
	9,0277778
	220233,2
	18,055853
	Cotovelo
	41
	0,25
	13,661202
	10,416667
	254115,23
	10,297037
	
	17
	0,15
	8,1967213
	6,25
	152469,14
	11,859731
	
	36
	0,233333333
	12,750455
	9,7222222
	237174,22
	10,379044
	
	22
	0,183333333
	10,018215
	7,6388889
	186351,17
	10,274206
	
	23
	0,216666667
	11,839709
	9,0277778
	220233,2
	7,6904557
	Curva C
	21
	0,25
	13,661202
	10,416667
	254115,23
	5,2740922
	
	11
	0,15
	8,1967213
	6,25
	152469,14
	7,6739437
	
	24
	0,233333333
	12,750455
	9,7222222
	237174,22
	6,919363
	
	18
	0,183333333
	10,018215
	7,6388889
	186351,17
	8,4061683
	
	21
	0,216666667
	11,839709
	9,0277778
	220233,2
	7,0217204
	Contração
	31
	0,25
	13,661202
	10,416667
	254115,23
	7,7855647
	
	12
	0,15
	8,1967213
	6,25
	152469,14
	8,371575
	
	28
	0,233333333
	12,750455
	9,7222222
	237174,22
	8,0725901
	
	15
	0,183333333
	10,018215
	7,6388889
	186351,17
	7,005140224
	0,216666667
	11,839709
	9,0277778
	220233,2
	8,0248233
	Expansão 
	-13
	0,25
	13,661202
	10,416667
	254115,23
	-3,2649142
	
	-5
	0,15
	8,1967213
	6,25
	152469,14
	-3,4881562
	
	-14
	0,233333333
	12,750455
	9,7222222
	237174,22
	-4,0362951
	
	-7
	0,183333333
	10,018215
	7,6388889
	186351,17
	-3,2690654
	
	-12
	0,216666667
	11,839709
	9,0277778
	220233,2
	-4,0124117
	Curva Lon
	21
	0,25
	13,661202
	10,416667
	254115,23
	5,2740922
	
	8
	0,15
	8,1967213
	6,25
	152469,14
	5,58105
	
	19
	0,233333333
	12,750455
	9,7222222
	237174,22
	5,477829
	
	11
	0,183333333
	10,018215
	7,6388889
	186351,17
	5,1371028
	
	17
	0,216666667
	11,839709
	9,0277778
	220233,2
	5,6842499
	 
	18,36
	0,25
	13,661202
	10,416667
	254115,23
	4,6110635
	 
	
	
	
	
	
	
	Válvula 
	17,34
	0,15
	8,1967213
	6,25
	152469,14
	12,096926
	Gaveta 
	21,42
	0,233333333
	12,750455
	9,7222222
	237174,22
	6,1755315
	 
	19,38
	0,183333333
	10,018215
	7,6388889
	186351,17
	9,0506412
	 
	16,32
	0,216666667
	11,839709
	9,0277778
	220233,2
	5,4568799
4.3)Gráficos 
RESULTADOS
CONCLUSÕES
BIBLIOGRAFIA