PERDA DE CARGA TOTAL (DISTRIBUIDA E SINGULAR)

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FACULDADE ESTÁCIO DO AMAPÁ 
CURSO BACHARELADO 
ENGENHARIA CIVIL 
WILKERSON DA SILVA LIMA 
 
 
 
 
 
HIDRÁULICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MACAPÁ-AP 
2018 
 
 
 
 WILKERSON DA SILVA LIMA 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO PERDA DE CARGA TOTAL (DISTRIBUIDA E 
SINGULAR) 
 
 
Trabalho apresentado à disciplina 
de Hidráulica, do curso de Engenharia Civil 
do 5º semestre – Turma: 3001, da 
Faculdade Estácio do Amapá, com requisito 
avaliativo parcial, orientado pelo professor 
Dr. Jefferson Vilhena. 
 
 
 
 
 
 
 
 
MACAPÁ-AP 
2018 
 
Resumo: Neste experimento definirem a perda de carga total ( distribuída e singular), 
Dessa forma o tipo de perda de carga, que ocorre em um comprimento desprezível em 
relação ao comprimento da tubulação é denominado de perda de carga localizada, ou 
singular. Enquanto isso a perda de carga distribuída é devida a viscosidade e fricção das 
partículas fluidas entre si e das partículas fluidas com a parede interna do tubo. Portanto, 
o experimento por sua vez, tem-se a relação com a Hidrodinâmica, Hidrostática, 
Reynolds, e Vazão, estes já estudado durante o decorrer desta disciplina. 
 
. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1. INTRODUÇÃO E FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
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. 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. 
Classificação da Perda de Carga 
Perda de Carga Distribuída → hf ou DH 
A perda de carga distribuída é devida a viscosidade e fricção das partículas 
fluidas entre si e das partículas fluidas com a parede interna do tubo. 
O estudo da perda de carga distribuída (hf ou DH) é realizado nas seguintes condições: 
a - trecho da tubulação formado só pelo tubo de área de seção transversal constante; 
b - comprimento do tubo não desprezível; 
c - tubo considerado sem nenhuma obstrução e sem mudanças de direção. 
A figura 6.1 representa um trecho de uma instalação, onde entre as seções (1) e 
(2) só ocorre à perda de carga distribuída. 
Instala-se, em cada uma destas seções, um piezômetro que permite a leitura de 
suas cargas de pressão. 
Unindo-se os pontos (A) e (B) por uma reta, temos o que denominamos de linha 
piezométrica (LP), que é o lugar geométrico que representa a soma das cargas de 
pressão e potencial. 
Aplicando a equação de energia entre (1) e (2) da figura 6.1, temos: 
 
A equação 6.1, permite afirmar que a diferença entre dois pontos da LP representa a 
perda de carga distribuída no trecho compreendido entre eles. 
 
Considerando L, como sendo o comprimento do tubo compreendido entre as 
seções (1) e (2) e (α) como sendo o ângulo de inclinação da linha piezométrica (L.P), 
podemos escrever que: 
 
Notas: 
1. Em trechos de instalações hidráulicas análogas ao representado pela figura 
6.1, podemos afirmar que a linha piezométrica é decrescente no sentido do escoamento. 
2. Evocando o conceito da linha de energia (L.E), que é o lugar geométrico que 
representa a carga total das seções do escoamento, podemos afirmar que a diferença 
entre a cota da L.E e a cota da L.P nos fornece sempre a carga cinética da seção 
considerada. 
 
Perda de Carga Localizada, ou Singular (hS) 
Não somente a extensão da tubulação, o diâmetro, a velocidade de circulação e a 
rugosidade, causam perdas no escoamento de fluidos; qualquer acessório que perturbe a 
velocidade de circulação dele; tais como, o aumento ou diminuição de turbulência, a 
mudança de direção a variação de velocidade propiciam também uma perda de carga. 
Este tipo de perda de carga, que ocorre em um comprimento desprezível em 
relação ao comprimento da tubulação é denominado de perda de carga localizada, ou 
singular. 
A figura 6.2 mostra a perda de carga que ocorre em uma válvula gaveta. 
 
Entre as seções (1) e (2), como o L é desprezível, podemos afirmar que só ocorre 
hS, portanto aplicando a equação da energia, temos: 
 
A figura 6.3 representa uma redução de seção, onde também ocorre a perda de 
carga singular. 
 
Novamente sabendo que o L é desprezível e aplicando a equação da energia, 
temos: 
 
Nota: 
Na equação 6.4 considera-se que, tanto na seção (2), como na seção (1), o 
escoamento é turbulento, ou seja, coeficientes de energia cinética iguais e iguais a 1 (α1 
= α2 ~ 1,0). 
 
 Cálculo Perda de Carga Distribuída (hf ou ∆H) 
Apresenta-se o cálculo da perda de carga distribuída pela chamada fórmula 
universal, que é originada da análise dimensional (exercício 4.14.23), isto pelo fato da 
mesma ser válida para qualquer escoamento incompressível e ainda ser reconhecida 
pela ABNT. 
Nota: 
No apêndice 6.1 mostramos outra maneira comumente usada para a 
determinação da perda de carga distribuída, que é através da fórmula de Hazen-
Williams. 
A equação 6.5, representa a fórmula universal. 
 
onde: 
f ® coeficiente de perda de carga distribuída; 
L® comprimento do tubo de área de seção transversal constante; 
DH ® diâmetro hidráulico; 
v ® velocidade média do escoamento; 
g ® aceleração da gravidade, comumente considerada igual a 9,8 m/s
2
 
 
Cálculo da Perda de Carga Localizada ou singular (hS) 
A expressão representada pela equação 6.6 (para projetos de instalações hidráulicas 
muitas vezes não utilizamos esta expressão para o cálculo da perda de carga localizada, 
mas sim o conceito de comprimento equivalente como mostraremos mais adiante) é 
usada para o cálculo da perda de carga localizada (singular): 
 
onde: 
KS ® coeficiente de perda de carga singular; (para bifurcação =19 e para Curva=0,75) 
v ® velocidade média do escoamento; 
g ® aceleração da gravidade (9,8 m/s
2
) 
 
Nota: No cálculo de hS em mudança de seção, geralmente trabalhamos com a velocidade média 
da seção transversal menor. 
 
 
 
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 diferente 
 
2. EQUIPAMENTOS UTILIZADOS 
- Paquímetro 
- Sonda 
- Programa CidepeLab 
- Diferencial Pressure Sensor 
- Painel Hidráulico 
- Calculadora Cientifica 
 
 
3. DESCRIÇÃO DO EXPERIMENTO 
No dia 23/03/2018, o experimento fez a abordagem dos elementos básicos 
sobre Perda total de carga distribuida, bem como na montagem de um simples 
experimento em que foi empregado o uso de umpainel eletrônico para 
associação de teórica com a prática. Dessa forma o painel possuía curvas e bifurcações 
cujo a somatória correspondente a comprimento inteiro foi de 0,048 m . 
Com o intuito de analisar os valores obtidos experimentalmente, 
foi obtido a variação e o demais dados necessário. através de equações 
matemáticas, através dos resultados, foi montado uma tabela com os 
parâmetros físicos analisados com seus respectivos valores. 
Q(LPN) Q(m^3/s) V(m/s) Re f 
0,4 L/m 6,667.10 -6 0,10479 1056,4961 0,60577 
0,6 L/m 1,0.10^-5 0,15719 1584,7931 0,04038 
0,8 L/m 1,334.10^-5 0,20969 2140,0921 0,03027 
 
Ht* hf Hs2(m) Hs3(m) HT 
7.10^-3 1,80822 0,01063 4.19760.10^-4 1.81926 
13.10^-3 2,71242 0,02392 9.44522.10^-4 2.73728 
23.10^-3 3,61833 0,04258 1.68080.10^-3 3.66259 
 
 
4. CONCLUSÃO 
Através do experimento pode -se ter uma compreensão mais 
concreta sobre vazão em fluidos incompressíveis . Pode-se comparar e analisar 
as diferenças entre associações a cada segundos de vazão, e sua velocidade sua altura 
e pressão em um experimento de 30s . Também por meio desse experimento, 
aprendemos a manusear instrumentos de medição para calcular a velocidade o 
Volume e a vazão cronometrada. Uma vez descoberta a causa dos erros de 
leitura, fica constatada a influência que os instrumentos exerceram na 
medição dos parâmetros físicos. Pode -se afirmar que o experimento foi 
considerado satisfatório, pois seus resultados foram relativamente próximos 
dos esperados, uma vez que os valores calculados ficam dentro da margem de 
erro. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 PORTO, Rodrigo de Melo. Hidráulica Básica. 4ª Edição. EESC USP. 
 Apontamentos de Mecânica dos Fluidos – Pedro Coelho, Santos, São Paulo, 2011. 
http://www.prolab.com.br/blog/o-que-e-viscosidade-de-um-fluido/ - Acesso em 15-
03-2018 
 Halliday D, Resnick R. e Walker J., Fundamentos de Física, Volume 2. Livros 
Classificação da Perda de Carga. Disponível em: 
http://www.escoladavida.eng.br/mecflubasica/aula2_unidade6.htm - Acesso em 31-03-
2018. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6.ANEXOS