201548 81016 Perda++de+carga

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Escoamento em tubulações
Perda de carga
Aula baseada nos autores: Porto, (2004) e Azevedo Netto, (2006).
Escoamento em tubulações
Livres: apresentam, em qualquer ponto 
da superfície livre, pressão 
atmosférica. 
• Nas condições-limite, em que um 
conduto livre funciona totalmente 
cheio, na linha da corrente junto a 
geratriz superior ao tubo, a pressão 
deve igualar-se à pressão 
atmosférica. Funcionam sempre por 
gravidade.
Explo: Canais de drenagem, irrigação 
(inundação).
Forçado: no qual o líquido escoa sob 
pressão diferente da atmosfera. A 
canalização funciona, sempre, totalmente 
cheia e o conduto é sempre forçado. 
Normalmente estão sob pressão maior que 
a atmosférica.
Explo: Tubulação de irrigação por aspersão.
Condutos Forçados e Livres
• Forçados (ou sob pressão) = (a)
• Livres (ou sob gravidade) = (b)
Relação de condutos
• Forçados:
– Encanamentos;
– Canalizações ou 
tubulações sob pressão;
– Canalizações ou 
tubulações de recalque;
– Canalizações ou 
tubulações de sucção;
– Sifões;
– Canalizações forçadas das 
usinas hidrelétricas;
– Entre outros...
• Livres:
– Canaletas;
– Calhas;
– Drenos;
– Interceptores e coletores 
de esgotos;
– Pontes-canais;
– Galerias;
– Túneis-canais;
– Canais;
– Cursos de água naturais.
• Uma só peça, geralmente cilíndrica e de comprimento limitado pelo 
tamanho de fabricação ou de transporte.
• Diâmetro não muito pequeno.
– Exemplo: tubos de FF, concreto, aço, PVC, polietileno. (irrigação)
• Conduto constituído de tubos (várias peças) ou tubulação contínua 
fabricada no local. Ainda chamado de canalização, encanamento, 
tubulagem.
Tubo:
Tubulação:
Cano:
• Peça geralmente cilíndrica.
• Diâmetro pequeno;
– Exemplo: canos de chumbo, aço galvanizado, PVC, etc.
• Usado em instalações prediais.
Livres (ou sob gravidade)
Forçados (ou sob pressão)
Usina Binacional de Itaipu 
Perda de carga
Classificação das perdas de carga
• As canalizações não são constituídas por 
tubos retilíneos e de mesmo diâmetro. 
• Usualmente, incluem ainda peças especiais e 
conexões que, pela forma e disposição, elevam 
a turbulência, provocam atritos e causam 
choques de partículas, dando origem a perdas 
de carga.
– Peças como: válvulas, registros, medidores, 
reduções, etc.
Classificação das perdas de carga
a) Perda de carga ao longo da canalização – principal
– Ocorre devido ao atrito entre as diversas camadas do 
escoamento e ainda ao atrito entre o fluido e as paredes 
do conduto (efeitos da viscosidade e da rugosidaderugosidade);
– Admite-se que essa perda seja uniforme em qualquer qualquer 
trechotrecho de uma canalizade uma canalizaççãoão de diâmetros constantesde diâmetros constantes, 
independentemente da posição da canalização. 
– Também chamadas de perdas contínuas.
– Equação:
L
h
J f=
J = perda de carga unitária ou perda de carga ao 
longo da canalização, ou perdas de atrito m m-1
L = comprimento total da canalização (m);
hf = perda de carga (m)
CanalizaCanalizaçção principalão principal
Sistema Irriga
Classificação das perdas de carga
b) Perdas localizadas ou acidentais - secundária
– Provocadas pelas peças especiais.
– Essas hfs são importantes no caso de canalizações curtas com 
peças especiais;
– Nas canalizações longas, o seu valor frequentemente é
desprezível (até 2 % pode se considerar desprezível as hf.)
– Na irrigação por aspersão varia de 3 a 5% das hf totais
– Equação:
k = perda de carga de cada peça
g
vkh f 2
2
=
Hman = Pin + (hflp + ∆Zlp) + (hflr + ∆Zlr) + (hfls + ∆Zls) + hfloc
Curvas de alumínio 
(Fonte: Asperbrás)
Curva niveladora de PVC 
(Fonte: Swiss Irrigação).
Tampão final de PVC 
(Fonte: Swiss Irrigação).
"Tê" em PVC 
(Fonte: Swiss Irrigação).
Redução em alumínio 
(Fonte: Asperbrás) Cotovelo em PVC (Fonte: Swiss Irrigação).
Algumas das peAlgumas das peçças que apresentam perda de carga as que apresentam perda de carga 
localizada localizada -- IrrigaIrrigaççãoão
Adaptador macho
CAP – Tampão -
macho
Adaptador macho reduçãoRedução - fêmea
Derivação 
rosca
Algumas das peAlgumas das peçças que apresentam perda de carga as que apresentam perda de carga 
localizada localizada -- ConstruConstruççõesões
http://www.sebraemercados.com.br/w
p-content/uploads/2015/02/canos2.jpg
http://www.arealcarioca.com.br/materiaishidraulicos.htm
(a) Perda de carga ao longo das canalizações - principal
– Trechos; 1-2; 2-3
(b) Perdas localizadas ou acidentais
– 1, 2, 3, 4, 5 e 6.
Natureza das paredes dos tubos: rugosidade
• Analisando-se a natureza das paredes, devem ser considerados:
– O material empregado na fabricação dos tubos;
– O processo de fabricação dos tubos;
– O comprimento de cada tubo e número de juntas na tubulação;
– O estado de conservação das paredes dos tubos;
– A existência de revestimentos especiais;
• Exemplo: um tubo de vidro é mais liso e oferece condições mais 
favoráveis ao escoamento do que um tubo de FF. 
• Ou um tubo de aço rebitado opõe maior resistência ao escoamento 
que um tubo de aço soldado.
O material empregado na fabricaO material empregado na fabricaçção dos tubosão dos tubos
Aço zincado
Projeto de irrigaProjeto de irrigaçção por aspersãoão por aspersão
Experimento com Milho semente, UFSM, (2009)
PVC
Fenômenos que ocorre nas canalizações
• A corrosão: quanto mais novos for as canalizações 
menor será resistência ao escoamento da água;
ouou
• Deposição progressiva de substâncias contidas na 
água: (formam uma camada aderente que reduzem o diâmetro das 
canalizações e alteram a rugosidade).
Azevedo Netto, 2006
Influência do envelhecimento dos tubos
Azevedo Netto, 2006
Perda de carga unitária (J) na canalização
J = perda de carga unitária (m/m) ou perda 
de carga ao longo da canalização, m m-1 
L = comprimento total da canalização (m);
hf = perda de carga (m)
JLh f =
L
h
J f=
Explo: uma canalização de 
ferro dúctil com D de 300 mm e 
Q de 65 L.s-1, qual é a J?
Azevedo Netto, 2006
Perdas localizadas (hf) secundária
g
vkh f 2
2
=
Porto, (2004) e Azevedo Netto, (2006)
O valor de k é constante para determinada peça, desde que o 
escoamento seja turbulento, independentemente do diâmetro 
da tubulação e da velocidade e da natureza do fluido. 
Perda de carga na entrada de uma canalização 
(saída de reservatório)
• Quanto mais arredondadas as arestas menor será o k.
• A entrada da canalização mais utilizada é a (b).(b).
Perda de carga na saída das canalizações 
(entrada de reservatório)
•• 11-- Quando a canalização entrar em um reservatório, caixa ou 
tanque, haverá um alargamento de seção e a perda serperda seráá de de 
k=0,9 a 1,0.k=0,9 a 1,0.
•• 22-- Quando a descarga for feita ao ar livre (rio), haverá um jato 
na saída da canalização, perdendo precisamente a energia 
de velocidade k=1.
1 2
Importância relativa das perdas localizadas
• As hfs podem ser desprezadas nas tubulações longas cujo 
comprimento exceda cerca de 4.000 vezes o diâmetro.
• As hfs são ainda desprezíveis nas canalizações em que a 
velocidade é baixa e o número de peças especiais não são 
grandes. 
– Exemplo: as hf podem não ser levadas em conta nos cálculos 
das linhas adutoras, redes de distribuição, etc.
• Tratando de canalizações curtas, como encanamentos 
que incluem grande n°de peças especiais, é importante 
considerar as perdas localizadas. 
– Exemplo: instalações prediais e industriais etc.