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Lab 5 MecFlu: Perda de Carga

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�Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro
Rua Marquês de São Vicente, 225, Gávea - Rio de Janeiro, RJ -
Brasil - 22451-900
Matéria: ENG1031 – Laboratório de Mecânica dos Fluidos
Professor: Ademir Freire
Aluno: Rafael Albert Silva de Medeiros - Matrícula: 1221049 - Turma: 3VD
Laboratório 5: 
Perda de Carga
Niterói, 20/06/2015
ÍNDICE
Introdução........................................................................................................................3
Objetivos...........................................................................................................................4
 Fundamento Teórico......................................................................................................5
Perda de Carga .....................................................................................................5
Procedimento Experimental...........................................................................................7
Medições e Cálculos.........................................................................................................8
Tabela com os dados experimentais obtidos.......................................................8
 Dados Aula de Laboratório “Perda de Carga” .................................................9
Resultado dos cálculos realizados........................................................................9
Conclusões......................................................................................................................15
Referência Bibliográfica.........................................................................................16
Introdução
Perda de carga é a energia perdida pela unidade de peso do fluido quando este escoa. Termo muito utilizado em engenharia e mecânica dos fluidos.
A perda de carga num tubo ou canal, é a perda de energia dinâmica do fluido devido à fricção das partículas do fluido entre si e contra as paredes da tubulação que os contenha. Podem ser contínuas, 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.
Figura 1: Tubo Rugoso 
Objetivos
Determinar a perda de carga total para diferentes tubos e acidentes (válvula e cotovelo) em função do número de Reynolds (Re). 
Figura 2: Modelo com diferentes tubos e acidentes. 
�
Fundamento Teórico
  Perda de Carga
Figura 3: Turbulência em um joelho 
Seja:

Então:
hT
hT = perda de carga total
coeficiente de fluxo
Onde:
 hT = hp + hS (1)
hp = perda primária 
hS = perda secundária 
hp = p = f L V2 
 D 2 (2)
f = fator de atrito
L = comprimento do tubo
D = diâmetro do tubo
V = velocidade média do escoamento
massa específica do fluido
No caso de o escoamento ser laminar:
f = 64
 Re
No caso de o escoamento ser turbulento é necessário utilizar Colebrook e também Miller para obter o fator de atrito em cada um.
hS = k V2 = f Leq V2
 2 D 2 (3)
k = coeficiente de perda 
Leq = comprimento equivalente
Equação de Colebrook:
 (4)
Equação de Miller:
 (5)
Procedimento Experimental
Foram utilizadas diferentes tubulações e válvulas para medir a perda de carga em cada modelo. Para isso foi necessárias duas aberturas diferentes de válvula para cada modelo. 
Em um tanque inicialmente vazio calcula-se vazão de água a partir de uma altura pré-determinada do líquido atingida num tubo transparente (por medição direta em uma escala uniforme) e cronometrando o tempo necessário para atingi-la. É necessário também medir a diferença de pressão lida no Manômetro. Assim tiram-se os valores necessários para os cálculos.
Figura 3: Tanque de Medição Direta
Medições e Cálculos
Tabela com os dados experimentais obtidos
Para converter o 
	Medida
	Volume ∀ (L)
	Tempo t (s)
	Δh (mmHg)
	pman (Pa)
	Liso
	1 volta
	1
	17
	11,77
	65
	8664,5
	
	
	2
	17
	11,56
	65
	8664,5
	
	
	Média
	17,00
	11,665
	65
	8664,5
	
	2 voltas
	1
	17
	11,28
	75
	9997,5
	
	
	2
	17
	11,22
	75
	9997,5
	
	
	Média
	17,00
	11,25
	75
	9997,5
	
	3 voltas
	1
	17
	10,62
	80
	10664
	
	
	2
	17
	10,52
	80
	10664
	
	
	Média
	17,00
	10,57
	80
	10664
	Rugoso
	1 volta
	1
	12
	11,48
	282
	37590,6
	
	
	2
	12
	11,11
	282
	37590,6
	
	
	Média
	12,00
	11,295
	282
	37590,6
	
	1,25 voltas
	1
	12
	10,69
	286
	38123,8
	
	
	2
	12
	10,47
	286
	38123,8
	
	
	Média
	12,00
	10,58
	286
	38123,8
	
	1,5 voltas
	1
	12
	10,82
	301
	40123,3
	
	
	2
	12
	10,93
	301
	40123,3
	
	
	Média
	12,00
	10,875
	301
	40123,3
	Válvula globo
	1 volta
	1
	17
	13,40
	180
	23994
	
	
	2
	17
	13,12
	180
	23994
	
	
	Média
	17,00
	13,26
	180
	23994
	
	2 voltas
	1
	17
	12,54
	185
	24660,5
	
	
	2
	17
	12,71
	185
	24660,5
	
	
	Média
	17,00
	12,625
	185
	24660,5
	
	3 voltas
	1
	17
	12,37
	190
	25327
	
	
	2
	17
	12,54
	190
	25327
	
	
	Média
	17,00
	12,455
	190
	25327
	Cotovelo
	1 volta
	1
	17
	11,98
	13
	1732,9
	
	
	2
	17
	11,75
	13
	1732,9
	
	
	Média
	17,00
	11,865
	13
	1732,9
	
	2 voltas
	1
	17
	11,11
	14
	1866,2
	
	
	2
	17
	11,87
	14
	1866,2
	
	
	Média
	17,00
	11,49
	14
	1866,2
	
	3 voltas
	1
	17
	13,44
	15
	1999,5
	
	
	2
	17
	10,63
	15
	1999,5
	
	
	Média
	17,00
	12,035
	15
	1999,5
Tabela 1
Dados Aula de Laboratório “Perda de Carga”
	
	D (m)
	L (m)
	e (m)
	K
	Leq/D
	Tubo liso
	0,0222
	1
	0,0
	
	
	Tubo rugoso
	0,0222
	1
	0,0009525
	
	
	Válvula Globo
	0,0254
	
	0,0
	10
	340
	Cotovelo 90O
	0,01905
	
	0,0
	0,9
	30
Tabela 2.1
Onde: Diâmetro (D)
Comprimento (L) 
Rugosidade (e)
Coeficiente de perda de carga (K)
Comprimento equivalente (Leq/D)
	ρmercúrio
	13600
	kg/m3
	ρágua
	1000
	kg/m3
	µagua
	0,001
	Pa.s
Tabela 2.2
Resultado dos cálculos realizados
Calculando-se a vazão dos experimentos:
Q = ∀
 t
Para calcular a velocidade é necessário antes o cálculo da área do tubo. Como tem apenas um diâmetro de tubo (D = 0,0222 m) logo:
A = D2 = 0,0003879 m2
 4
Assim, a velocidade é dada por:
V = Q / A
Calculando o número de Reynolds para cada experimento no Excel, onde: 
 (1)
De acordo com o número de Reynolds:
Re < 2000 Escoamento Laminar
2000 < Re < 2300 Escoamento de Transição
Re > 2300 Escoamento Turbulento
	Medida
	
	Medidas 
	Volume
	Vazão (m3/s)
	Velocidade (m/s)
	Re
	Tipo de Escoamento
	Liso
	1 volta
	1
	17
	0,00144435
	3,72316126
	82840,443
	Turbulento
	
	
	2
	17
	0,001470588
	3,79079654
	84345,33
	Turbulento
	
	
	Média
	17,00
	0,001457351
	3,75667449
	83586,113
	Turbulento
	
	2 voltas
	1
	17
	0,001507092
	3,88489432
	86439,008
	Turbulento
	
	
	2
	17
	0,001515152
	3,90566916
	86901,249
	Turbulento
	
	
	Média
	17,00
	0,001511111
	3,89525404
	86669,512
	Turbulento
	
	3 voltas
	1
	17
	0,001600753
	4,12632843
	91810,924
	Turbulento
	
	
	2
	17
	0,00161597
	4,16555209
	92683,651
	Turbulento
	
	
	Média
	17,00
	0,001608325
	4,14584749
	92245,223
	Turbulento
	Rugoso
	1 volta
	1
	12
	0,001045296
	2,69450346
	59952,778
	Turbulento
	
	
	2
	12
	0,001080108
	2,7842394
	61949,405
	Turbulento
	
	
	Média
	12,00
	0,001062417
	2,73863654
	60934,74
	Turbulento
	
	1,25 voltas
	1
	12