Perda de Carga

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Resumo da aula referente à: Equação Universal a Perda de Carga e Diagrama de Moody
Lembrete: este resumo simplesmente abrange o assunto para melhor entendimento é necessário consultar a bibliografia citada:
Manual de Hidráulica – Azevedo 
Fenômenos de Transporte - Brunetti
PERDA DE CARGA
Definição: Perda de energia ocorrida no escoamento. E, pode ser classificada como:
1. Perda de carga contínua: ocorre ao longo de um conduto uniforme
2. Perda de carga localizada: ocorre em singularidades (acessórios)
1. Perda de Carga Contínua
 Universal
Fórmulas
 Práticas: Hazen Willians e Flamant
 - Fórmula Universal (Darcy-Weisbach) é obtida através de fundamentos teóricos e análise dimensional.
Onde:
Hf – perda de carga (m.c.a);
L – comprimento do tubo (m);
D – diâmetro do tubo (m);
v – velocidade da água (m/s);
g – aceleração da gravidade (m/s2);
f – coeficiente de atrito.
O coeficiente de atrito depende do Nº de Reynolds (NR) e da Rugosidade relativa (ε/D), sendo ε - rugosidade absoluta (valor tabelado);
 Diagrama de Moody
Determinação do “f”
 Equações para Regime Laminar (F=64/NR) e Turbulento
Exemplo
Determinar hf, sabendo que: Q = 221,76 m3/h; L = 100 m; ( = 200 mm; Tubulação de Ferro Fundido (ε = 0,25 mm); Água na Temperatura de 20ºC e ν = 10-6 m2/s
Fórmulas Práticas
- Hazen Wilians: recomenda-se a sua utilização em tubos maiores do que 50 mm
Onde:
C – coeficiente de Hazen Wilians (Tabelado em função do material do tubo);
Hf – mca; L – m; D – m; Q – m3/s.
- Flamant: recomenda-se a sua utilização em tubos menores do que 50 mm
Onde:
b – coeficiente de Flamant (Tabelado em função do material do tubo)
PVC e Polietileno: b = 0,000135
Ferro Fundido e Aço: b = 0,000230
Cobre: b= 0,000185
Chumbo: b = 0,000140
Exemplo
Determinar o diâmetro, sabendo que: Q = 42,12 m3/h; L = 100 m; Tubulação de PVC (C= 150); Perda de carga admissível = 2 mca
2. Perda de Carga Localizada
Definição: Perda de energia localizada decorrente das alterações verificadas no módulo e na direção da velocidade de escoamento.
 Método dos Coeficientes
Determinação
 Método dos comprimentos equivalentes
Método dos coeficientes
Onde:
K – coeficiente para cada acessório;
V – velocidade da água (m/s);
g – aceleração da gravidade.
Método dos comprimentos equivalentes
Princípio: Um conduto que apresenta ao seu longo peças especiais, comporta-se, no tocante às perdas de carga, como se fosse um conduto retilíneo mais longo.
EXEMPLO: Uma estação de bombeamento eleva 144 m3/h de água para um reservatório de acumulação através de uma tubulação de Ferro Fundido (C = 130) com 2000 m de comprimento e 200 mm de diâmetro. Determine a perda de carga total (Contínua + localizada). Utilize ambos os métodos de determinação da perda de carga localizada.
ANEXOS
Quadro 1 - Propriedades Físicas da Água Doce, à Pressão Atmosférica (utilizando g=9,80665 m/s2)
Quadro 2 – Valores de rugosidade equivalente (k) dos diversos materiais utilizados na fabricação de tubos comerciais
Quadro 3 - Valores do Coeficiente C sugeridos para a fórmula de Hazen-Williams
Quadro 5 – Comprimentos equivalentes
Quadro 6 – Perda de carga distribuída