Relatório PERDA DE CARGA

Prévia do material em texto

Araraquara 
 2017 
 
 
UNIP - UNIVERSIDADE PAULISTA 
Instituto de Ciências Exatas e Tecnológicas 
Engenharia Mecânica 
Laboratório de Mec Flu 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Thalis Francis da Silva Botega C70191-2 
 Thiago Cazotti Venturini C4580i-0 
 Wilson Luis Contrera C4654H-7 
 Victor Augusto da Silva C5918F-5 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Perda de Carga 
 Localizada e Distribuída 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Araraquara 
2017 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
 
 
Figura 1. Coluna de Mercúrio ........................................................................................................ 4 
 
Figura 2. Bancada com Tubulação ............................................................................................... 4 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Araraquara 
2017 
 
SUMÁRIO 
 
 
1. Objetivo ............................................................................................................ 1 
 
2. Introdução ....................................................................................................... 1 
 
3. Materiais utilizados ......................................................................................... 4 
 
4. Imagens dos materiais .................................................................................... 4 
 
5. Procedimento Experimental ........................................................................... 4 
 
6. Resultados e Discussões ............................................................................... 5 
 
7. Conclusão ........................................................................................................ 6 
 
8. Referências Bibliográficas ............................................................................. 6 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1 
 
Araraquara 
2017 
 
 
 
1. Objetivo 
 
O experimento consiste em a partir da explicação teórica observarmos 
na prática o real acontecimento, por meio de valores obtidos na atividade. 
 
2. Introdução 
 
As perdas em tubulações podem ser divididas em dois grupos: as 
perdas que ocorrem nos trechos lineares, ou perdas distribuídas, e as perdas 
localizadas em elementos individuais, também chamadas perdas singulares. 
As perdas do primeiro grupo constituem a maior parte do total, pois 
normalmente as tubulações de interesse possuem grande extensão, e por 
isso são também chamadas perdas principais (ing. major losses); as demais 
são, por sua vez, chamadas perdas secundárias. 
O Diagrama de Moody mostra que o fator de atrito diminui com o 
Número de Reynolds. Em uma tubulação horizontal de diâmetro constante, 
isso significa que o fator de atrito diminui com o aumento da velocidade, tanto 
para escoamento laminar quanto para escoamento turbulento. No primeiro 
caso, entretanto, o fator de atrito independe da rugosidade do material; no 
segundo caso, o fator de atrito depende tanto da rugosidade quanto do 
Número de Reynolds. Para valores muito grandes da velocidade, a tendência 
é que o fator de atrito dependa quase que apenas da rugosidade. 
O Diagrama de Moody também mostra que, na transição do 
escoamento laminar para o turbulento, o fator de atrito, que vinha diminuindo 
com a velocidade, aumenta bruscamente, voltando a diminuir com o aumento 
da velocidade a partir daí. 
Como a perda de carga é proporcional também ao quadrado da 
velocidade média, o resultado é que ela aumenta monotonamente com o 
aumento da velocidade. 
 
 
 
 
 
2 
 
Araraquara 
2017 
 
●Tipos de Perdas 
 
●Perdas em mudanças de seção: 
 
Mudanças bruscas de seção provocam grandes perdas, devido ao 
fenômeno de formação da veia contraída, explicado acima. As tabelas indicam 
valores do coeficiente de perda em função da razão entre as seções, e 
considerando a velocidade mais alta, ou seja, a velocidade no trecho mais 
estreito. 
Mudanças graduais de seção provocam menores perdas. Quando se 
trata de um estreitamento gradual, em geral não há formação de veia 
contraída. Nos alargamentos, entretanto, sempre ocorre separação de fluido, 
mesmo quando a mudança de área da seção é gradual. 
Neste último caso, muitas vezes se emprega uma fórmula alternativa para a 
perda, introduzindo-se o coeficiente de recuperação de pressão 
 
●Perdas em entradas: 
 
Se uma entrada de fluido possui bordas aparentes, forma-se uma veia 
contraída, que obriga o fluxo a acelerar subitamente; quando ele volta a se 
expandir e ocupa toda a largura do tubo, ocorre uma desaceleração brusca, 
com separação de fluido e consequente perda de carga. A perda em uma 
entrada, portanto, é menor se as bordas são menos pronunciadas. Um valor 
típico de 0.5 é encontra para o Nl em uma entrada em ângulo reto perfeito; o 
valor pode chegar a 0.78 se as bordas avançarem muito para fora da entrada, 
e diminuir para até 0.04 se as bordas forem suficientemente arredondadas. 
 
●Perdas em saídas: 
 
 Em uma saída de fluído (por exemplo, para um tanque), a energia 
cinética é totalmente dissipada. Assim, não tem sentido falar de um 
coeficiente de perda; a perda é igual à energia cinética do fluido. 
A colocação de um difusor na saída não altera a perda de carga, mas em 
geral aumenta a vazão do fluido ao sair para o ambiente. 
 
3 
 
Araraquara 
2017 
 
●Perdas em curvas: 
 
Nos trechos curvos, a perda de carga é maior que em um duto reto de 
seção e comprimento equivalentes, devido principalmente à presença de fluxo 
secundário. As tabelas apresentam as perdas usando o conceito do 
comprimento equivalente de tubo, em função do raio de curvatura, no caso de 
uma curva contínua, e do ângulo de deflexão, no caso de uma curva 
composta por dois segmentos retos em ângulo; ambos os tipos de curva são 
muito comuns em grandes tubulações. 
 
●Perdas em válvulas: 
 
As perdas nas válvulas inseridas na tubulação também são expressas 
usualmente como um comprimento equivalente de duto. No caso desses 
elementos, no entanto, existe uma dificuldade adicional: as válvulas podem 
variar sua abertura continuamente. As tabelas registram valores de perdas 
para a situação em que a válvula está totalmente aberta; numa válvula 
parcialmente fechada as perdas seriam maiores. Isso é razoável no caso de 
válvulas fixas, mas não no caso de válvulas de controle, que tipicamente têm 
sua abertura variando continuamente no tempo, de forma a controlar o fluxo. 
Além disso, existem vários tipos de válvulas, e o formato exato de cada uma 
varia também com o fabricante. Por isso, normalmente, devem-se usar 
tabelas fornecidas pelo próprio fabricante ou realizar ensaios experimentais 
específicos. 
 
●Perdas em conexões: 
 
As perdas nas conexões presentes na tubulação também são 
expressas usualmente como um comprimento equivalente de duto. Os 
componentes variam bastante em tipo e configuração. O tipo mais comum de 
conexão é o derivador em T; para esse componente, caracteriza-se uma 
perda referente ao fluxo derivado e outra referente ao fluxo direto; os dutos 
derivado e direto podem ainda ter seções transversais de tamanhos 
diferentes. 
 
 
 
 
4 
 
Araraquara 
2017 
 
●Outras perdas: 
 
Perdas adicionais devem-se à maneira como os diversos elementos 
sãounidos de maneira a formar a tubulação: uma conexão pode ser soldada, 
rosqueada ou flangeada. Além disso, descuido durante a montagem pode 
aumentar a perda de carga; por exemplo, rebarbas deixadas por um corte mal 
feito são responsáveis por perdas elevadas. 
 
3. Materiais utilizados 
 
● Coluna de mercúrio 
● Bancada com conjunto de tubos 
● Bomba hidráulica 
 
4. Imagens dos materiais 
 
 
 
 Figura 1 – Coluna de Mercúrio Figura 2 – Bancada com Tubulação 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 
 
Araraquara 
2017 
 
5. Procedimento Experimental 
 
A seguir descreveremos os procedimentos de realização do 
experimento: 
 
● Primeiramente estabilizamos a coluna de mercúrio para que não tivesse 
nenhuma interferência ao realizar o restante do experimento eliminando todo 
o ar da tubulação. 
 
● A seguir realizamos o experimento primeiro com a válvula globo 
parcialmente aberta e a partir da vazão obtivemos a diferença de altura no 
mercúrio necessária para calcular a perda de carga ocasionada pela válvula 
na tubulação. 
 
● Repetimos o processo somente com a tubulação e novamente obtivemos a 
partir da vazão a diferença de altura no mercúrio, necessária para calcular a 
perda de carga ocasionada somente pela tubulação. 
 
 
6. Resultados e Discussões 
 
- Válvula totalmente aberta: 
 
● Válvula Globo: 
 
H = 0,79 M.C.A 
∆P = 60.112 Pa 
 
● Tubo: 
 
H= 5,43 M.C.A 
∆P = 17.680 Pa 
 
∆PTOTAL = 62.200 Pa 
 
 
 
6 
 
Araraquara 
2017 
 
- Válvula parcialmente aberta: 
 
● Válvula Globo: 
 
H = 0,31 M.C.A 
∆P = 23.664 Pa 
 
● Tubo: 
 
H = 2,68 M.C.A 
∆P = 7.888 Pa 
 
∆PTOTAL = 29.900 Pa 
 
7. Conclusão: 
 
Após realizarmos todos os procedimentos, concluímos que a partir dos 
resultados obtidos observamos claramente que a perda de carga em uma 
tubulação por menor que seja, irá existir. 
A perda de carga localizada quando comparada a perda de carga total 
em ambos os experimentos (válvula parcialmente aberta e totalmente aberta) 
são muito próximas, já a perda de carga distribuída observamos que é muito 
menor quando comparada a perda de carga total por não haver outro meio de 
perda somente a da tubulação. 
 
8. Referências Bibliográficas 
 
●http://www.esalq.usp.br/departamentos/leb/disciplinas/Fernando/leb472/Aula
_7/Perda_de_carga_Manuel%20Barral.pdf 
 
●https://pt.wikibooks.org/wiki/Mec%C3%A2nica_dos_fluidos/C%C3%A1lculo_
da_perda_de_carga_em_tubula%C3%A7%C3%B5es