Perda de Carga Distribuida

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SUMÁRIO 
 
 
1 - OBJETIVO 1 
2 - INTRODUÇÃO TEÓRICA 2 
3 - MATERIAIS E MÉTODOS 4 
4 - RESULTADOS E ANÁLISES 5 
5 - CONCLUSÕES 7 
6 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 8 
 
 
 
 
 
 
1 - OBJETIVO 
 
Verificar a dependência da perda de carga distribuída (hf) com a vazão (Q) e 
estudar o comportamento do fator de atrito (f) em função do número de Reynolds 
(RE). 
 
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2 - INTRODUÇÃO TEÓRICA 
 
 
Fluidos são substâncias com capacidade de escoar e seu volume toma a 
forma de seu recipiente. Os fluidos podem ser líquidos ou gasosos. Os líquidos são 
incompressíveis e tem superfície livre. Já os gases são compressíveis e uma 
determinada massa de gás expande- se até ocupar todas as partes do recipiente. 
(Ferreira, P.J.G.; Santos, T.C. Estática dos Fluidos: 2º Edição) 
Existem diferentes tipos de escoamentos de fluidos, tais como: Permanente 
ou não permanente; Uniforme ou variado; Laminar ou turbulento; Unidimensional, 
bidimensional ou tridimensional; Rotacional ou irrotacional. 
Três conceitos fundamentais no estudo do escoamento de fluidos devem ser 
levados em consideração, o princípio da conservação da massa (Equação da 
Continuidade), o princípio da energia cinética (Equação de Bernoulli) e o princípio 
da quantidade de movimento. 
 
Equação da Continuidade 
Q = ΔV/Δt ou Q = A.v 
Q1 = Q2 
A1 .v1 = A2. v2 
 
Equação de Bernoulli 
H1 = H2 
 +z1γ
P1 + 2g
v1 2 + = γ
P2 + 2g
v2² z2 
 
onde: 
z1 e z2 - alturas do fluido nos pontos 1 e 2; 
1 e 2 – pressões do fluido nos pontos 1 e 2;p p 
v1 e v2 – velocidades do fluido nos pontos 1 e 2; 
g- aceleração da gravidade; 
 – peso específico do fluido.γ 
 
Quando levamos em consideração as perdas em um sistema de escoamento 
aparece na Equação de Bernoulli uma perda de carga distribuída (Hp), devido ao 
atrito viscoso (fluido x fluído) e ao atrito rugoso (fluido x paredes) , logo: 
 
H1 = H2 + Hp 
 + + Hpz1γ
P1 + 2g
v1 2 + = γ
P2 + 2g
v2² z2 
onde: 
Hp = Hf + Hs 
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Hf = Perda distribuída ou continua (em trecho reto) 
Hs = Perda singular ou localizada (na presença de acessórios) 
 
Sendo assim, experimentalmente foram medidas e analisadas as perdas de 
carga que ocorrem num escoamento turbulento forçado no interior de três tubos, 
variando sua vazão e inserindo acessórios. Cálculos foram empregados, a partir da 
medição de pressão para determinar vazão, velocidade para caracterizar tanto a 
parcela de perda de carga distribuída e quanto a parcela de perda de carga 
localizada, e determinar como variam com a vazão e o diâmetro do tubo. 
 
 
 
 
 
 
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3 - MATERIAIS E MÉTODOS 
 
● Cronômetro; 
● Reservatório para medir o volume do Fluido; 
● Tubo com mola; 
● Tubo liso; 
● Tubo com menor diâmetro; 
● Bomba; 
● Manômetro; 
● Válvulas tipo esfera para controle de Vazão. 
 
Utilizou-se para este experimento a unidade de análise de vazão e um 
manômetro instalados no laboratório de mecânica dos fluidos. 
Para realizar o experimento de Perda de carga distribuída foram realizadas 
as seguintes operações. Utilizando os tubos com mola, liso e com menor diâmetro. 
Ao iniciar o experimento ligando a bomba, abrir totalmente a válvula, mediu-se o 
volume da água direto no reservatório com o tempo de 10 segundos. Liberou-se 
certa vazão para tubulação, e tomou-se medidas de pressão pelo manômetro de 
diminui-se a vazão gradativamente, a fim de se obter 4 valores para cada tubo e 
suas respectivas diferenças de pressão. 
 
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4 - RESULTADOS E ANÁLISES 
 
 
Tubo 1 – Tubo com Mola 
D tubo (m) 25,6 *10​-3 ​m 
L 1,2 (m) 1,7 m 
Volume 
(m​3​) 
Tempo 
(s) 
Q (m​3​/s) velocidade 
(m/s) 
h 
(mm) 
P (Pa) hf (m) f Re 
0,013 10 1,3*10​-3 2,53 13700 1,37 0,065 64512 
0,010 10 1,0*10​-3 1,94 8600 0,86 0,069 49664 
0,007 10 0,7*10​-3 1,36 3300 0,33 0,054 34816 
0,004 10 0,4*10​-3 0,77 600 0,06 0,029 19968 
 
Tubo 2 – Tubo Liso 
D tubo (m) 25,6 *10​-3 ​m 
L 1,2 (m) 1,7 m 
Volume 
(m​3​) 
Tempo (s) Q (m​3​/s) velocidade 
(m/s) 
h 
(mm) 
P (Pa) hf (m) f Re 
0,015 10 1,5*10​-3 2,91 8300 0,83 0,046 59648 
0,012 10 1,2*10​-3 2,33 5000 0,50 0,033 54528 
0,007 10 0,7*10​-3 1,36 2000 0,20 0,033 34304 
0,003 10 0,3*10​-3 0,58 700 0,07 0,062 14848 
 
Tubo 3 – Tubo com Menor Diâmetro 
D tubo (m) 19,22 *10​-3 ​m 
L 1,2 (m) 1,7 m 
Volume 
(m​3​) 
Tempo (s) Q (m​3​/s) velocidade 
(m/s) 
h 
(mm) 
P (Pa) hf (m) f Re 
0,012 10 1,2*10​-3 4,14 16000 1.6 0,021 79571 
0,011 10 1,1*10​-3 3,79 14500 1.45 0,022 72844 
0,009 10 0,9*10​-3 3,10 9400 0.94 0,022 59852 
0,005 10 0,5*10​-3 1,72 2300 0,23 0,017 33059 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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5 - CONCLUSÕES 
 
 Obtendo resultados dos cálculos que agregam fatores presentes em um 
escoamento, foi estudado a perda de carga, através da Equação da Continuidade 
para obter-se os valores das velocidades em cada procedimento do experimento, 
considerando que a área do trecho do tubo é igual, e a vazão inicial e final a 
mesma, se pode obter a velocidade do trecho. E, ainda, ao ser utilizado a Equação 
de Bernoulli pôde ser observado a perda de carga distribuída, que se dá devido ao 
atrito viscoso e rugoso, e podendo ser calculado o fator de atrito e esse coeficiente é 
função do regime de escoamento e do número de Reynolds. 
 Sendo feito a análise para fim de teste, a perda de energia do escoamento 
quando envolve a presença de fatores contrários como uma mola presente no meio 
do duto por onde escoa a água. Por análise de gráfico, envolvendo coeficientes 
obtidos por testes em laboratórios, uma curva distribuída esclareceu que a perda de 
carga mesmo essa sendo quase imperceptível se mostra presente. Ainda que, se 
deva considerar as incertezas para os resultados obtidos como imprecisão dos 
instrumentos e aproximações de valores, a realização do experimento teve 
finalidade para o estudo e verificação da perda de carga em tubos de diferentes 
dimensões e com uma mola na trajetória do fluido. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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6 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
Ferreira, P.J.G.; Santos, T.C. Estática dos Fluidos: 2º Edição 
 
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