Perda de carga

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Perda de carga
Mecânica dos Fluidos
Prof. Gustavo Elói de Sá Lima
Perda de Carga
Prof. Gustavo Elói de Sá Lima
Mecânica dos Fluidos
Conceitos
 É a perda de energia do fluido devido aos atritos com a tubulação e seus acessórios;
 Seu efeito prático é a queda de pressão no escoamento do fluido;
 Aumenta com a vazão, o comprimento da tubulação, número 
de curvas e acessórios, e diminui com o diâmetro da tubulação.
Perda de Carga
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Mecânica dos Fluidos
Equação
A perda de carga total em uma tubulação sem bombeamento pode ser expressa da seguinte forma, baseada na equação de Bernoulli:
A perda de carga pode ser subdividida em:
 Perda de carga distribuída ou maiores (hl)
 Perda de carga localizada ou menores (hlm)
Perda de Carga
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Equação
h: Perda de carga
p: Pressão
: Massa específica (densidade)
: Coeficiente de energia cinética (para nossos estudos terá valor igual a 1)
V: Velocidade média
g: Aceleração da gravidade
z: Posição em relação à vertical
Perda de Carga
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Perda de carga distribuída (Maiores)
 Ocorre devido ao atrito do fluido com as paredes da tubulação.
 É descrita pela seguinte equação:
f: fator de atrito, encontrado através de correlações empíricas
L: Comprimento da tubulação
D: Diâmetro da tubulação
V: Velocidade média do escoamento
g: Aceleração da gravidade
Perda de Carga
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Fator de atrito
 Escoamento laminar 
 Para o escoamento turbulento, devemos usar o diagrama 
de Moody, que relaciona o fator de atrito com a rugosidade relativa da tubulação e o número de Reynolds.
Perda de Carga
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Escoamentos
Escoamento Laminar: o fluido se move em camadas sem que haja mistura de camadas e variação de velocidade. (Re < 2300)
Escoamento Turbulento:  não segue uma linha de fluxo, as partículas apresentam movimento caótico, ou seja, a velocidade apresenta componentes transversais ao movimento geral do conjunto. (Re > 4000)
Perda de Carga
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Número de Reynolds – Re (Adimensional)
Experimento de Reynolds
Re: Número adimensional de Reynolds
: Massa específica (densidade)
D: Diâmetro da tubulação
V: Velocidade média do escoamento
: Viscosidade absoluta do fluido
Perda de Carga
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Diagrama de Moody
Perda de Carga
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Diagrama de Moody
Perda de Carga
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Diagrama de Moody
Rugosidade Relativa
/D = 0,001
Número de Reynolds
Re = 2x105 
Fator de atrito
f = 0,021
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Rugosidade relativa
É o quociente entre a rugosidade e o diâmetro da tubulação
 
Tubo
Rugosidade(mm)
Aço rebitado
0,9-9
Concreto
0,3-3
Madeira
0,2-0,9
Ferro fundido
0,26
Ferro galvanizado novo
0,15
Ferro galvanizado, 3 anos de uso
0,27
Aço comercial ou ferro forjado
0,046
Vidro
0,0003
Rugosidade para alguns tipos de tubos
Perda de Carga
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Perda de carga localizada (Menores)
 Perda de carga pela passagem do fluido por curvas, mudanças de área e acessórios;
 São de menores dimensões quando comparadas à grandes trechos retos de tubulação, porém podem tornar-se pronunciadas em alguns casos.
 Normalmente são expressas como:
ou
Perda de Carga
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Perda de carga localizada (Menores)
hlm: Perda de carga menor
K: Coeficiente de perda
V: Velocidade média do escoamento
hlm: Perda de carga menor
f: Fator de atrito
D: Diâmetro da tubulação
V: Velocidade média do escoamento
Le: Comprimento equivalente
Perda de Carga
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Comprimento equivalente
Comprimentos equivalentes de válvulas de acessórios:
Tipo de Acessório
Comprimento Equivalente (Le/D)
Válvula gaveta*
8
Válvula globo*
340
Válvula angular*
150
Válvula de esfera*
3
Válvula de retenção: tipo globo*
600
Válvula de retenção: tipo angular*
55
Cotovelo padrão: 90º
30
Cotovelo padrão: 45º
16
* Válvulas abertas
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Perdas em Curvas
Perda de Carga
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Perdas em Entradas de Tubos
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Perdas em Mudanças Súbitas de Área
Perda de Carga
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Bombas, Ventiladores e Sopradores em Sistemas de Fluidos
Em muitas situações práticas de escoamento, a força motriz para manter o escoamento contra o atrito é fornecida por uma bomba (para líquidos) ou por um ventilador e ou soprador (para gases)
Wbomba: Potência fornecida ao fluido
Q: Vazão volumétrica (Q=V.A)
p: Aumento de pressão devido à bomba
Wentrada: Potência de alimentação da bomba
: Eficiência da bomba
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Bombas, Ventiladores e Sopradores em Sistemas de Fluidos
Podemos algumas vezes escolher os pontos 1 e 2 de modo a incluir uma bomba nos sistema. Para esses casos podemos simplesmente incluir a altura de carga da bomba como sendo uma “perda negativa”.
Perda de Carga
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Perda de Carga
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