RELATÓRIO PERDA DE CARGA

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CENTRO UNIVERSITÁRIO ADVENTISTA DE SÃO PAULO
CAMPUS ENGENHEIRO COELHO
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
ELIAS ROCHA
GABRIEL BRABO
GEOVANA ALBUQUERQUE
LIZZIE NEGRETTI
RELATÓRIO: PERDA DE CARGA
ENGENHEIRO COELHO
2018
ELIAS ROCHA
GABRIEL BRABO
GEOVANA ALBUQUERQUE
LIZZIE NEGRETTI
RELATÓRIO: PERDA DE CARGA
Projeto de atividades práticas de Laboratório de Hidraúlica do Centro Universitário Adventista de São Paulo – UNASP do curso de Engenharia Civil, sob orientação do prof. Paulo Vaz e técnico de laboratório prof. Paulo Stehling.
ENGENHEIRO COELHO
2018
RESUMO
Por meio dos procedimentos aprendidos em sala, executou-se de maneira prática as equações de Bernoulli, Darcy, Hazen-Willians, Flamant e Fair-Whipple para determinar a perda de carga hidráulica, os experimentos foram realizados no laboratório de engenharia civil do Centro Universitário Adventista de São Paulo, analisando os resultados obtidos de forma prática e os obtidos por meio de fórmulas.
Palavras-chave: perda de carga, hidraulica.
ABSTRACT
By means of the procedures learned in the classroom, the Bernoulli, Darcy, Hazeu-Williams, Flamant and Fair-Whipple equations were applied in order to determine the loss of hydraulic load, the experiments were carried out in the civil engineering laboratory of the University Center Adventist of São Paulo, analyzing the results obtained in a practical way and those obtained by means of formulas.
Keywords: load loss, hydraulics.
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO 
O estudo da perda de carga em condutos forçados é necessário para dimensionar corretamente sistemas de bombeamento e tubulações. Ao escoar, o líquido se submete à resistência aplicada pelas paredes da tubulação e pelo próprio líquido. Por conta dessa resistência, o líquido dissipa uma parte da sua energia ao escoar, principalmente em forma de calor, energia esta que não pode ser recuperada e, portanto, denominada perda de carga (∆H). Pode-se classificar a perda de carga em localizada (conexões, aparelhos ou particularidades em determinados pontos da tubulação) e distribuída. O presente artigo artigo traz uma análise da perda de carga em condutos forçados, demonstrando experimentalmente esta área da hidráulica na engenharia e comparando os resultados teóricos e práticos obtidos, observando os possíveis erros de leitura comuns no experimento devido ao material utilizado e averiguando o dimensionamento de tubulações.
OBJETIVO
Analisar e avaliar a vazão em diferentes aparelhos experimentalmente e por meio de formulação. Obter o tempo médio de descarga e através da equação determinar a vazão. Comparar resultados experimentais com os valores mínimos exigidos para cada equipamento.Observou-se a perda de carga resultante para diferentes diâmetros em condutos retos e comparou-se os resultados obtidos experimentalmente com os previstos em teoria.
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
3.1	Vazão
Chama-se de vazão ou descarga, uma determinada seção, o volume de líquido que atravessa essa seção na unidade de tempo. Na prática de vazão pode ser determinada por método direto ou indireto. A escolha do método depende:
Volume do fluxo de água;
Condições locais;
Custo dos equipamentos;
Mão de obra disponivel;
Precisão desejada.
	O método direto, utiliza-se o Volumétrico que é utilizado para pequenas vazões (<10 l/s). Esse método baseia-se no tempo decorrido (t) para que um determinado fluxo de água ocupe um recipiente com volume conhecido (vol.).
	Para esse método é comum o uso do sistema internacional ou utiliza-se a vazão em litros por segundo.
3.2	Perda de Carga
	É a perda de energia dinâmica do fluido em um tubo ou canal devido à fricção das partículas do fluido entre si e contra as paredes da tubulação que os contenha.
Pode ser contínua, ao longo dos condutos regulares, acidental ou localizada, devido a circunstâncias particulares, como um estreitamento, uma alteração de direção, a presença de uma válvula, etc.
3.3	Cálculo de Perda de Carga 
		Em meados do século XIX os engenheiros hidráulicos Remi P.G. Darcy (1803-1858) e Julius Weisbach (1806-1871), após inúmeras experiências estabeleceram uma das melhores equações empíricas para o cálculo da perda de carga distribuída ao longo das tubulações, conhecida também por fórmula Universal para cálculo da perda de carga distribuída. 
Onde:
= perda de carga (pressão) por fricção.
= Fator de atrito de Darcy.
= Comprimento do tubo.
= Diâmetro do tubo.
= Velocidade.
= Gravidade.
O cálculo da perda de carga pode ser unitário também, utilizando algumas fórmulas estabelecidas para cada tipo de cano. 
Fórmula de Hazen-Williams (Não válida para instalações prediais).
 Sendo:
 = Perda de carga unitária.
 = Coeficiente de atrito (PVC = 140; fofo novo = 130; fofo velho = 90).
 = Vazão escoada.
 = Diâmetro da tubulação.
Fórmula de Flamant (Válida para instalações prediais).
 Sendo:
 = Velocidade.
 = 0,00023 (Tubo de aço ou ferro).
 = 0,000135 (Tubo de PVC).
Fórmula de Fair Whipple Hsiao (Válida para instalações prediais).
(Aço galvanizado)
(Cobre/Latão e PVC)
3.4	Procedimento Experimental
Com o diâmetro do tubo conhecido, assim como o comprimento e a leitura dos manômetros feita, encontramos a diferença de pressão ou () nos dois pontos ao longo de toda a tubulação, dividindo por 2 para achar o por metro. Após isso, a vazão foi determinada dividindo o volume total do balde cheio (10 litros) pelo tempo médio de enchimento. 
Com os dados de vazão, comprimento total da tubulação, velocidade de escoamento e diâmetro obtidos, começaram-se os cálculos de perda de carga unitária com as fórmulas da seção 3.3, bem como a comparação de resultados. 
Figura 1: Preencheu-se 10 litros em um balde com tempo cronometrado
Fonte: Autores, 2018.
RESULTADOS
Para cada ensaio foi-se utilizado um ramal, os diâmetros (M) dos mesmos são iguais. A partir da vazão começa a ter diferenças nos valores apresentados. O valor de H1, H2 foram obtidos através de um manômetro (Tabela 1).
Tabela 1: Dados obtidos no ensaio
	ENSAIO
	RAMAL
	Ø (M)
	Q (L/S)
	H1
	H2
	ΔH
	Jexp.
	Jfair
	Jflamant
	f
	RE
	1
	5
	0.0266
	0.9
	46.5
	21.5
	25
	0.125
	0.43
	0.117
	0.0243
	43,092
	2
	5
	0.0266
	0.41
	24
	18
	6
	0.03
	0.031
	0.032
	0.021
	20,482
	3
	2(cobre)
	0.0266
	0.61
	45.8
	21.5
	24.3
	0.1215
	0.1986
	0.3243
	0.9448
	2918.02
Fonte: Autores, 2018.
Ensaio 1 - Obteve-se uma vazão de 0.9 L/s, isto é, a água que passa por uma determinada seção de um conduto livre ou forçado, por unidade de tempo. Através de um manômetro foi-se verificado as pressões e H1 e H2 e desta forma obteve-se as diferenças dos mesmo ΔH.
Deve-se levar em consideração que quando um fluído escoa de um ponto para outro no interior de um tubo, haverá sempre uma perda de energia, denominada queda de pressão (gases) ou perda de carga (líquidos). Esta perda de energia é devida ao atrito do fluido com a superfície interna da parede do tubo e turbulências no escoamento do fluido. Portanto quanto maior for a rugosidade da parede da tubulação ou mais viscoso for o fluido, maior será a perda de energia, para tanto usa-se a fórmula de Darcy/Fórmula Universal. Contudo o valor encontrado foi de 0.125 m/m. Através do valor da vazão encontrada aplica-se a da fórmula de Fair Whipple e obtém-se a perda de carga unitária (m/m) sendo 0.43 m/m. 
Com a fórmula de Flamant acha-se a perda de carga unitária levando em consideração a velocidade média (m/s), diâmetro do tubo (m) e a rugosidade do material (m). Desta forma o valor encontrado foi de 0.117 m/m. Por fim o valor de reynolds é para o cálculo do regime de escoamento de determinado fluido sobre uma superfície, encontrado a partir da velocidade, diâmetro e viscosidade dinâmica do fluido, neste caso sendo 43,092 (laminar). 
Ensaio 2 - Obteve-se uma vazãode 0.41 L/s, isto é, a água que passa por uma determinada seção de um conduto livre ou forçado, por unidade de tempo. Através de um manômetro foi-se verificado as pressões e H1 e H2 e desta forma obteve-se as diferenças dos mesmo ΔH.
Deve-se levar em consideração que quando um fluido escoa de um ponto para outro no interior de um tubo, haverá sempre uma perda de energia, denominada queda de pressão (gases) ou perda de carga (líquidos). Esta perda de energia é devida ao atrito do fluido com a superfície interna da parede do tubo e turbulências no escoamento do fluido. Portanto quanto maior for a rugosidade da parede da tubulação ou mais viscoso for o fluido, maior será a perda de energia, para tanto usa-se a fórmula de Darcy/Fórmula Universal. Contudo o valor encontrado foi de 0.03 m/m. Através do valor da vazão encontrada aplica-se a da fórmula de Fair Whipple e obtém-se a perda de carga unitária (m/m) sendo 0.031 m/m. 
Com a fórmula de Flamant acha-se a perda de carga unitária levando em consideração a velocidade média (m/s), diâmetro do tubo (m) e a rugosidade do material (m). Desta forma o valor encontrado foi de 0.032 m/m. Por fim o coeficiente de reynolds é para o cálculo do regime de escoamento de determinado fluido sobre uma superfície, o número de Reynolds é que o mesmo permite avaliar o tipo do escoamento (a estabilidade do fluxo) e pode indicar se flui de forma laminar ou turbulenta, encontrado a partir da velocidade, diâmetro e viscosidade dinâmica do fluido, neste caso sendo 20.482 (laminar). 
Ensaio 3 - Obteve-se uma vazão de 0.61 L/s, isto é, a água que passa por uma determinada seção de um conduto livre ou forçado, por unidade de tempo. Através de um manômetro foi-se verificado as pressões e H1 e H2 e desta forma obteve-se as diferenças dos mesmo ΔH.
Deve-se levar em consideração que quando um fluido escoa de um ponto para outro no interior de um tubo, haverá sempre uma perda de energia, denominada queda de pressão (gases) ou perda de carga (líquidos). Esta perda de energia é devida ao atrito do fluido com a superfície interna da parede do tubo e turbulências no escoamento do fluido. Portanto quanto maior for a rugosidade da parede da tubulação ou mais viscoso for o fluido, maior será a perda de energia, para tanto usa-se a fórmula de Darcy/Fórmula Universal. Contudo o valor encontrado foi de 0.1215 m/m. Através do valor da vazão encontrada aplica-se a da fórmula de Fair Whipple e obtém-se a perda de carga unitária (m/m) sendo 0.1986 m/m. 
Com a fórmula de Flamant acha-se a perda de carga unitária levando em consideração a velocidade média (m/s), diâmetro do tubo (m) e a rugosidade do material (m). Desta forma o valor encontrado foi de 0.3243 m/m. Por fim o coeficiente de reynolds é para o cálculo do regime de escoamento de determinado fluido sobre uma superfície, o número de Reynolds é que o mesmo permite avaliar o tipo do escoamento (a estabilidade do fluxo) e pode indicar se flui de forma laminar ou turbulenta, encontrado a partir da velocidade, diâmetro e viscosidade dinâmica do fluido, neste caso sendo 2918.02 (transição). 
CONCLUSÃO
Conclui-se que pôde-se observar que dos resultados obtidos encontra-se no primeiro e segundo ensaio escoamento laminar sendo o número de Reynolds inferior a 2000 e para o último ensaio encontra-se o escoamento transição/indeterminado. A diferença em porcentagens de cada perda de carga de 1-2 sendo, 6,25% e de 3-4 de 9,67%. Obteve-se essas variações pois deve-se levar em consideração a rugosidade do tubo, a precisão do manômetro, viscosidade, vazão inicial e velocidade da mesma.
REFERÊNCIAS
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5626: Instalações Prediais de Água Fria. Rio de Janeiro, 1998.
MECÂNICA DE FLUIDOS: Perda de Carga. 2017. Disponível em: <https://pt.wikipedia.org/wiki/Perda_de_carga>. Acesso em: 05 dez. 2018.
MENDONÇA, José Carlos. Hidrodinâmica: Condutos sob pressão. Disponível em: <http://www.professormendoncauenf.com.br/ha_aula_condutos_forcados.pdf>. Acesso em: 03 dez. 2018.
NETTO, Azevedo; Manual de Hidráulica. 8ª ed. Editora Edgard Blucher Ltda, 1998.
BASTOS, Francisco de Assis A.; Problemas de Mecânica dos fluidos. Editora Guanabara Dois S.A., 1983.