Perda de Carga em Tubulações

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1 INTRODUÇÃO
	O estudo acerca de transporte de um fluido (líquido ou gás) em tubulações é de extrema importância por ser frequentemente utilizado em nosso cotidiano, seja para distribuição de água potável para as casas como para transportes de utilidades dentro das indústrias. Os escoamentos limitados por superfícies sólidas são denominados escoamentos internos que incluem escoamentos em dutos, bocais, difusores, contrações e expansões súbitas, válvulas e acessórios (MUNSON, 2004).
	Em escoamentos reais há a ocorrência da dissipação de energia mecânica devido ao atrito viscoso, onde a parcela de energia dissipada é então convertida à energia térmica, esse fenômeno denomina-se perda de carga. A perda de carga ocorre em consequência da influência causada pelas paredes da tubulação que aplicam uma força de cisalhamento retardante sobre o escoamento, desse modo, as partículas em contato com a parede adquirem uma velocidade nula e conforme a velocidade nas proximidades da parede é reduzida, a velocidade na região central sem atrito do tubo deve crescer ligeiramente para compensar, provocando assim um decréscimo da pressão total do fluido ao longo do escoamento (Fox et al., 2006).
	A perda de carga total é a soma da perda de carga distribuida, que é causada pelo cisalhamento na parede do tubo e a perda de carga localizada, que é causada pela adição de válvulas, registros, curvas, entre outros acessórios. 
	A perda de carga pode ser calculada por meio do método do comprimento equivalente (Leq), conforme a equação de Darcy-Weisbach, apresentada abaixo.
	
	
	Em que f é o fator de atrito, L é a distância entre os pontos de tomada de pressão, D é o diâmetro interno do tubo, g é a aceleração da gravidade (9,81 m.s-2) e V é a velocidade média do escoamento.
	O fator de atrito para um escoamento laminar é uma função apenas de Reynolds, independendo da rugosidade (FOX et al., 2006), sendo definido como:
	
	Já para escoamentos turbulentos não é possível determinar o fator de atrito tão facilmente, sendo necessário recorrer a resultados experimentais através do diagrama de Moody. Nesse caso, além de Reynolds, é preciso conhecer os parâmetros rugosidade e diâmetro do tubo (FOX et al., 2006). Além disso, temos diversas expressões matemáticas como a correlação de Blasius, a equação de Karmann-Prandtl, entre outras, e a mais utilizada Equação de Colebrook (1939) que se destaca por ser mais precisa que as demais, sendo definida como: 
	
	
	Por meio da obtenção de dados de vazão e pressão, o presente trabalho busca calcular e avaliar a perda de carga distribuida e sua influência no escoamento. Bem como realizar comparações dos valores obtidos experimentalmente com os encontrados na literatura.
4. CONCLUSÃO
Por meio dos resultados apresentados no trabalho, avaliou-se a aplicação das equaçõs de Bernoulli e de Darcy-Weisbach na determinação das perdas de carga e fatores de atrito, respectivamente. Constatou-se que os resultados experimentais para perda de carga distribuida e fator de atrito obtidos para o tubo de 20 mm são maiores.
Os valores encontrados para a rugosidade relativa no diagrama de Moody foram de para o tubo de 20 mm, mostrando que ele se enquadra na categoria de tubos levemente rugosos e de para o tubo de 32 mm, mostrando que se trata de um tubo hidraulicamente liso. 
Ao comparar os valores de fatores de atrito experimentais foi possível notar que os erros relativos para o tubo de maior diâmetro foram bem menores, constatando-se que ele apresenta características mais próximas de um tubo liso. No entanto, os erros encontrados foram muito altos, inferindo que os tubos utilizados na prática não eram hidraulicamente lisos.
A rugosidade encontrada para o tubo de PVC de maior diâmetro apresentou valores que se enquadram com o intervalo indicado na literatura, enquanto que a de menor diâmetro ficou acima do limite superior de rugosidade. 
A distância entre a entrada e a primeira tomada de pressão nos tubos é de 0,40 m. Para o tubo DN 20, percebe-se que o escoamento já se encontra completamente desenvolvido ao passar pelo ponto de entrada. Entretanto, o comprimento de entrada para o tubo DN 32 em todas as vazões avaliadas, percebe-se que o regime não é completamente desenvolvido na primeira tomada de pressão.
O comprimento de entrada é fator determinante para entender a divergência entre os dados experimentais e teóricos encontrados no experimento, já que as equações utilizadas para os cálculos teóricos foram desenvolvidas considerando regime completamente desenvolvido. 
Referencias
MUNSON, Bruce R., Fundamentos da Mecânica dos Fluidos / Tradução da 4ª ed. americana, São Paulo, SP: Edgard Blucher, 2004.