RELATÓRIO PERDA DE CARGA

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO – UFMA
CENTRO DE CIÊNCIAS SOCIAIS, SAÚDE E TECNOLOGIA – CCSST
CURSO DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS
DISCIPLINA DE OPERAÇÕES UNITÁRIAS I
PROFESSOR: JÚLIO CÉSAR.
ALUNA: JESSICA AGUIAR DE OLIVEIRA
RELATÓRIO
PERDA DE CARGA
IMPERATRIZ – MA
2018
INTRODUÇÃO: 
	O transporte de fluidos tem aplicação em inúmeras atividades, por isso o estudo de seus fenômenos é de grande interesse. Muitas vezes o aluno de Química Industrial fica confuso em meio de tantos conceitos distintos, por isso aliar a teoria relacionada com esses fenômenos à prática pode vir a ser uma solução vitoriosa (SOUZA et al., 2004).
	No escoamento de um fluido real através de um duto são considerados vários fatores que levam a perda de energia mecânica: o atrito na parede do tubo, sua viscosidade e as variações no diâmetro do duto, velocidade e pressão do fluido. Parte da energia potencial do fluido é transformada em outros tipos de energia, como o calor e a esta diferença se dá o nome de perda de carga (MILIAVACA et al., 2004).
Considerando-se dois pontos distintos de um fluido em movimento, aplica-se a equação proposta por Daniel Bernoulli para o cálculo da perda de carga, a qual se fundamenta num balanço de energia.
	A equação de Darcy-Weisbach tem origem empírica e leva em conta o fator de atrito, viscosidade e o comprimento percorrido pelo fluido. Pode ser utilizada no cálculo de perda de carga contínua tanto em regimes laminares, quanto em regimes turbulentos, alterando o fator de atrito.
	O número de Reynolds classifica o tipo de escoamento, exprimindo uma relação entre forças de inércia e viscosidade.
Este trabalho tem por objetivo ensinar o aluno de Química Industrial a calcular a perda de carga contínua na prática por meio da simulação em sistema hidráulico, verificando também, qual o melhor método para o cálculo (equação de Bernoulli ou de Darcy-Weisbach) e encontrar uma correlação entre a perda de carga e o número de Reynolds.
OBJETIVO
	Verificar a perda de carga utilizando piezômetro.
MATERIAL E MÉTODOS: Os experimentos foram realizados em um sistema hidráulico constituído por um reservatório de 50 L de polietileno e três tubulações de PVC de 1,185 m de comprimento, das quais apenas a do tubo retilíneo foi ensaiada.
	Inicialmente colocou-se o equipamento sobre um suporte de modo que suas tubulações ficassem niveladas, adotando como plano de referência o eixo central dos tubos. Em seguida, encheu-se o reservatório com água até a altura inicial de 0,46 m. Abriu-se o registro, mantendo-se a vazão constante nesta altura ajustando o fluxo de entrada de água no reservatório. Repetiu-se o mesmo procedimento para um total de 10 alturas diferentes, sendo que cada ensaio foi feito em duplicata.
	O tempo de escoamento de aproximadamente 0,001 m3 de água foi cronometrado a fim de se calcular a vazão volumétrica. Pelo menos 8 medidas de vazão foram efetuadas, dos quais obteve-se a média. Assim, a cada altura de carga hidráulica obteve-se a vazão média do escoamento. A partir da vazão, da equação da continuidade e da área da seção transversal da tubulação, estimou-se a velocidade de saída de água para cada carga hidráulica. Essa velocidade foi utilizada nos cálculos da perda de carga pela equação de Bernoulli.
	Na equação de Darcy-Weisbach, foi utilizada a velocidade média nos pontos de entrada e saída de água da tubulação, e o comprimento equivalente da mesma, considerando as conexões “Tês” presentes na trajetória do fluido. O fator de atrito empregado na equação racional para escoamentos situados na zona laminar foi calculado por meio da relação f = 64/Re, sendo f = fator de atrito e Re = número de Reynolds, ambos adimensionais. Desta forma, a perda de carga foi avaliada em função das cargas hidráulica impostas ao reservatório.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Analisando os dados obtidos, pôde-se perceber que com o aumento da altura da coluna de água no reservatório, tanto a vazão, quanto a velocidade, número de Reynolds e perda de carga aumentaram.
Toda a faixa de altura de coluna d´água ensaiada resultou num escoamento laminar. A relação entre número de Reynolds e perda de carga contínua calculada pela equação de Bernoulli e pela equação de Darcy-Weisbach está representada nas figuras 1.
A perda de carga em função do número de Reynolds para ambos os gráficos apresentou uma forte correlação linear crescente até Re = 1.456, onde se observou que, quanto maior o número de Reynolds, maior a perda de carga contínua. Provavelmente isto se deve ao aumento da turbulência do escoamento, onde mais energia é perdida, pois o choque entre as partículas do fluido e entre estas com a parede da tubulação vai sendo intensificado. Já os pontos localizados na faixa de Reynolds 1.613 a 1.695 parecem não acompanhar a mesma tendência de inclinação observada na faixa de 1.191 a 1.456, onde o escoamento deve estar passando do regime laminar para o regime turbulento.
CONCLUSÕES: Com esta aula prática foi possível a percepção do aluno de como pode ser simples a determinação da perda de carga em um sistema hidráulico, auxiliando-o a entender os diferentes fatores que atuam nas equações utilizadas para o cálculo.
Em ambos os gráficos houve uma boa aproximação dos dados em relação ao modelo linear. Porém não se pode afirmar qual gráfico descreve melhor a perda de carga em função do número de Reynolds, pois como o intervalo de dados abrange apenas a zona laminar de escoamento, não se sabe qual o comportamento da curva em um escoamento turbulento.
AGRADECIMENTOS: 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: MILIAVACA, A.; CUNHA, J. T.; DIETRICH, L. B.; MAGALHÃES, T. S. Medição de perda de carga distribuída em tubulações. Porto Alegre, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Departamento de Engenharia Mecânica, 2004.
SOUZA, V. C. B.; SOUZA, R. C.; SANTOS, J. P. L. Manual básico de uso do dispositivo de determinação de perda de carga. Maceió, Universidade Federal de Alagoas, Centro de Tecnologia, Departamento de Águas e Energia. 2004.