Relatório Ensaios Perda de Carga

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RELATÓRIO DE ENSAIOS DE PERDA DE CARGA DISTRIBUÍDA 
E LOCALIZADA 
Danilo Eduardo Batista, Eng. Civil 9ºA, RA 193296212783 
 
O objetivo deste relatório é expor os dados obtidos após a realização do Ensaio perca 
localizada e distribuída em laboratório, realizado durante as aulas laboratoriais da disciplina 
Hidráulica e Hidrometria. 
 
Palavras-chave: Hidráulica, perca de carga, ensaio perca de carga 
 
 
Introdução 
O estudo da ação de um conjunto hidráulico de fluidos em um sistema 
forçado e importante para se verificar a perda de carga que se e obtido em todo 
percurso, assim observar as percas de carga que são estabelecidos tanto na 
distribuída quanto na localizada. 
A criação de um sistema de abastecimento sobre pressão independente 
de sua complexidade gera percas de cargas, pois os materiais que são utilizados 
como tubulações, conexões, válvulas, curvas e máquinas hidráulicas tem seus 
pesos equivalentes de perca. 
Ao longo do percurso o fluido recebe interferência de escoamento pelas 
peças utilizadas e o atrito das paredes dos tubos, já que ficam mudando de 
direção consequentemente geram forças que reduzem a capacidade de fluidez 
do líquido tendo que ser levado em consideração no dimensionamento do 
sistema. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Objetivo 
 
Identificar e apresentar as perdas de cargas localizadas e distribuídas, em 
tubo e conexões de PVC, verificando a influência da vazão, medindo a pressão 
e o diâmetro do tubo comparando os valores obtidos pelas tabelas e analisando 
as perca de cargas nas tubulações e conectores. 
 
 
1. Sobre o procedimento realizado 
 
Para a realização dos ensaios de perda de carga, foi nos lecionada uma 
aula prática com o Prof. MSc. Nilton Santos em laboratório de Mecânica dos 
Fluidos da Faculdade Anhanguera, un. II, para haver um primeiro contato e 
noções de uso dos equipamentos e das práticas a serem utilizadas. Foi nos 
instruído ainda um roteiro pelo professor para a realização do ensaio, que juntos 
das normas atuais brasileiras foram pesquisadas e consultadas para 
aprimoramento das nossas técnicas de procedimento. 
O ensaio de perda de carga é de procedimento simples e de grande 
importância, no qual consiste em realizar a medição das diferenças de pressão, 
posicionados no início e final de cada tubulação ou acessório. A partir dos dados 
coletados, com os devidos comprimentos e diâmetro de tais itens, é feito o 
cálculo da velocidade, número de Reynolds, e perda de carga. 
São normas que regulamentam o ensaio de perda de carga: 
 
Tabela 1: Normas regulamentadoras dos ensaios de perda de carga. Fonte: o autor, 2019. 
Normas Nacionais 
NBR 5626: instalação predial de água 
fria. ABNT, 1998. 
NBR 12218: Projeto de rede de 
distribuição de água para abastecimento 
público. ABNT, 1994. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2. Materiais e Métodos 
Para os ensaios de perda de 
carga, foi utilizada a bancada 
hidráulica do laboratório de 
fenômenos de transporte, onde fora 
utilizada a bancada da marca Triber. 
Após assistir à aula prática com o 
professor, foi agendado horário em 
laboratório para a execução dos 
ensaios. 
Foram realizados em primeiro momento as determinações de perda de 
carga distribuída, nos tubos a seguir: 
 
- Tubo liso de ½” 
- Tubo liso de ¾” 
- Tubo rugoso de ¾” 
 
Todos os tubos possuem comprimento equivalente de 1,43m. Após, foram 
anotados os seguintes dados da cuba na qual seria utilizada para o cálculo da 
vazão em cada medida experimental, e já calculado a sua área em cm² e m². 
 
 
 
Para o cálculo da vazão, foram anotados os tempos em 3 medidas 
diferentes para cada tubo, com tempos pré-determinados de 10 e 15 segundos. 
Após o procedimento cronometrado, foi anotado a altura que foi ocupada na cuba 
23,5 cm 
31,6 cm 
𝐴 = 23,5 × 31,6 
𝐴 = 742,6 𝑐𝑚² 
𝐴 = 742,6 × 10−4 𝑚² 
 
Figura 1 - Bancada Hidráulica. Fonte: Os autores (2019) 
 
pela água, anotando assim sua vazão com o volume calculado por sua altura 
ocupada, e então realizado o cálculo da vazão pela razão do volume sobre o 
tempo. Todos os dados foram transformados para unidades do SI. Os números 
na tabela estão apresentados em anotação científica, realizados em tabela pelo 
Microsoft Excel. 
Para o cálculo da velocidade, foi utilizada a fórmula da vazão, 
retrabalhada, ficando da seguinte maneira: 
De 𝑄 = 𝐴 × 𝑣, para 𝒗 =
𝑸
𝑨
 , sendo a vazão em m³/s e a área em m², 
chegando pela lógica matemática na velocidade em m/s. 
A seguir, o cálculo de Reynolds foi realizado utilizando a seguinte fórmula: 
𝑹𝒆 =
𝛒 . 𝒗. 𝑫
µ
 
Onde fora considerado a massa específico da água como 1000 kg/m³ e 
viscosidade dinâmica a 20º como 10−3. Para o cálculo do coeficiente de perda 
de carga, foi utilizado o diagrama de Moody para a identificação a partir do 
número de Reynolds, junto de rugosidade relativa para o pvc liso de 0,0015 e 
pvc rugoso 0,0036. (Erich Kellner, 2016) 
 
𝜀 =
1,5 × 10−6
0,0170
= 8,24 × 10−5 
𝜀 =
1,5 × 10−6
0,02160
= 6,95 × 10−5 
𝜀 =
3,6 × 10−6
0,02160
= 1,67 × 10−4 
 
 
O cálculo da perda de carga distribuída foi realizado pela fórmula 
universal de Darcy-Weissbach, a seguir: 
 
∆𝑯𝒅 = 𝒇
𝑳
𝑫
𝒗²
𝟐𝒈
 
 
 
 Já os cálculos das perdas de carga localizadas foram realizados pela 
fórmula do coeficiente da perda de carga de cada acessório multiplicado pela 
carga cinética do fluido na tubulação: 
∆𝑯𝒍 = 𝒌
𝒗²
𝟐𝒈
 
 Foram considerados os seguintes coeficientes aplicados nos acessórios: 
 
Tabela 2: Coeficientes de perda de carga. Fonte: Andrea Ferraz, 2016. 
Acessório Coeficiente K 
Cotovelo de 90° 0,40 
Curva de 90° 0,90 
Curva de 45° 0,20 
Curva de Transposição 1,29 
 
Para atender à plotagem dos gráficos, foram transformadas as unidades 
de m³/s para L/min, na análise das razões equivalentes 
1
1
×
1000
60
, e realizando a 
multiplicação de 1x1000x60=60.000, utilizando esta taxa para a conversão entre 
as unidades. 
 
3. Resultados e discussão 
 
Após os cálculos realizados utilizando-se as fórmulas de perda de carga, 
pode-se notar que a perda de carga nos três tubos aumenta em função crescente 
ao acréscimo de vazão. 
 Pode-se constatar na comparação dos gráficos dos tubos lisos que, 
quanto maior o diâmetro do tubo, menor é a perda de carga quanto ao aumento 
da vazão na comparação dos dois tubos, portanto, o tubo de ¾” apresenta menor 
perda de carga, devido à sua maior área central sem atrito para o escoamento 
do fluido, que tende a apresentar menor atrito quanto maior for o diâmetro do 
tubo, o que pode ser notado nos gráficos de Re x coeficiente de atrito. 
 O tubo rugoso por sua vez, mesmo que com diâmetro maior, 
apresenta perda de carga semelhante à do tubo menor de ½” liso, devido à sua 
rugosidade interna para o atrito das partículas do fluido no escoamento, 
conforme apresentando também no gráfico de Re x coeficiente de atrito com 
 
valores semelhantes ao tubo liso de diâmetro menor que o seu, comprovando 
sua menor eficácia no escoamento. 
 Nas perdas distribuídas é possível notar ainda pelo segundo gráfico que, 
quanto maior o número de Reynolds, menor é seu coeficiente de atrito e sua 
relação é inversamente proporcional. Assim, quanto maior a velocidade do fluido, 
menor será a capacidade do tubo de frear este em movimento. 
Para as perdas de carga localizadas, após a análise dos gráficos é 
possível concluir que os acessórios aumentam a perda de carga em função 
crescente à vazão aplicada neste acessório. 
Esta perda se agrava conforme o aumentodo ângulo de curva do 
acessório. Quanto mais acentuada esta curva, maior é a perda de carga sofrida 
no acessório. Esta perda é decrescente iniciando-se nos acessórios de cotovelo 
de 90°, curva de 90° e curva de 45°. 
A curva de transposição por sua vez sofre maior perda de carga por ser 
composta de 3 desvios (2 ângulos de 90° e uma curva de 180°). Tal acessório é 
utilizado para o cruzamento de 2 tubos perpendiculares e sua fabricação foi 
descontinuada em alguns fabricantes, como a Tigre® por exemplo. 
O último gráfico das perdas localizadas, as retas se permanecem 
constantes devido ao fator de atrito não se alterar de acordo com as vazões 
aplicadas.
 
 
Tabela 3: Perdas de carga distribuída calculadas. Fonte: Os autores. (2019) 
Perdas de carga distribuída 
Tubo liso 1/2" D= 0,0170 m Comprimento (m) 1,43 A= 0,00022698 ɛ/D=8,24*10^-5 
Medida 
Tempo 
(s) 
Altura 
(m) Q - Vazão (m³/s) Q - Vazão (L/Min) V - Velocidade (m/s) 
Re - 
Reynolds Regime do escoamento 
Fator de 
Atrito ∆H - Perda de Carga 
∆P 
(Psi) 
1 10 0,045 0,00033 20,05 1,47 25028 Turbulento 0,026 0,24186 0,4 
2 10 0,085 0,00063 37,87 2,78 47275 Turbulento 0,021 0,69698 1,2 
3 10 0,113 0,00084 50,35 3,70 62848 Turbulento 0,020 1,17315 1,8 
 
Tubo liso 3/4" D= 0,02160 m Comprimento (m) 1,43 A= 0,00036644 ɛ/D=6,95*10^-5 
Medida 
Tempo 
(s) 
Altura 
(m) Q - Vazão (m³/s) Q - Vazão (L/Min) V - Velocidade (m/s) 
Re - 
Reynolds Regime do escoamento 
Fator de 
Atrito ∆H - Perda de Carga 
∆P 
(Psi) 
1 10 0,058 0,00043 25,84 1,90 40987 Turbulento 0,024 0,29190 0,2 
2 10 0,091 0,00068 40,55 2,98 64308 Turbulento 0,022 0,65867 0,4 
3 10 0,135 0,00100 60,15 4,42 95401 Turbulento 0,021 1,38372 0,8 
 
Tubo rugoso 3/4" D= 0,02160 m Comprimento (m) 1,43 A= 0,00036644 ɛ/D=1,67*10^-4 
Medida 
Tempo 
(s) 
Altura 
(m) Q - Vazão (m³/s) Q - Vazão (L/Min) V - Velocidade (m/s) 
Re - 
Reynolds Regime do escoamento 
Fator de 
Atrito ∆H - Perda de Carga 
∆P 
(Psi) 
1* 15 0,099 0,00049 29,41 2,16 46641 Turbulento 0,021 0,33073 0,3 
2* 15 0,176 0,00087 52,28 3,84 82917 Turbulento 0,019 0,94571 0,6 
3 15 0,253 0,00125 75,15 5,52 119193 Turbulento 0,018 1,85136 1,2 
 
 
 
 
Tabela 4 - Perdas de carga localizadas calculadas. Fonte: Os autores. (2019) 
Perdas de carga localizadas 
Cotovelo de 90° D= 0,02160 m A= 0,00036644 
Medida Tempo (s) 
Altura 
(m) 
Q - Vazão 
(m³/s) 
Q - Vazão 
(L/Min) 
V - Velocidade 
(m/s) 
Re - Reynolds 
Regime do 
escoamento 
Coeficiente 
∆H - Perda de Carga 
(m.c.a) 
∆P 
(Psi) 
1 10 0,068 5,050E-04 30,30 1,38 23427 Turbulento 0,90 0,09 0,2 
2 10 0,129 9,580E-04 57,48 2,61 44442 Turbulento 0,90 0,31 0,7 
3 10 0,164 1,218E-03 73,07 3,32 56500 Turbulento 0,90 0,51 1,1 
 
Curva de 90° D= 0,02160 m A= 0,00036644 
Medida Tempo (s) 
Altura 
(m) 
Q - Vazão 
(m³/s) 
Q - Vazão 
(L/Min) 
V - Velocidade 
(m/s) 
Re - Reynolds 
Regime do 
escoamento 
Coeficiente 
∆H - Perda de Carga 
(m.c.a) 
∆P 
(Psi) 
1 15 0,126 6,238E-04 37,43 1,70 36770 Turbulento 0,40 0,06 0,1 
2* 15 0,239 1,183E-03 70,99 3,23 69746 Turbulento 0,40 0,21 0,2 
3* 15 0,260 1,287E-03 77,23 3,51 75874 Turbulento 0,40 0,25 0,3 
 
Curva de 45° D= 0,02160 m A= 0,00036644 
Medida Tempo (s) 
Altura 
(m) 
Q - Vazão 
(m³/s) 
Q - Vazão 
(L/Min) 
V - Velocidade 
(m/s) 
Re - Reynolds 
Regime do 
escoamento 
Coeficiente 
∆H - Perda de Carga 
(m.c.a) 
∆P 
(Psi) 
1 15 0,102 5,050E-04 30,30 1,38 29766 Turbulento 0,20 0,02 0,1 
2* 15 0,190 9,406E-04 56,44 2,57 55446 Turbulento 0,20 0,07 0,2 
3* 15 0,243 1,203E-03 72,18 3,28 70913 Turbulento 0,20 0,11 0,4 
 
 
 
 
 
Curva de transposição D= 0,02160 m A= 0,00036644 
Medida Tempo (s) 
Altura 
(m) 
Q - Vazão 
(m³/s) 
Q - Vazão 
(L/Min) 
V - Velocidade 
(m/s) 
Re - Reynolds 
Regime do 
escoamento 
Coeficiente 
∆H - Perda de Carga 
(m.c.a) 
∆P 
(Psi) 
1 15 0,112 5,545E-04 33,27 1,51 32684 Turbulento 1,29 0,15 0,2 
2* 15 0,163 8,070E-04 48,42 2,20 47567 Turbulento 1,29 0,32 0,4 
3* 15 0,231 1,144E-03 68,62 3,12 67411 Turbulento 1,29 0,64 0,6 
*Medidas tomadas com a ativação de 2 bombas centrífugas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2 - Gráfico perda de carga x vazão. Fonte: Os autores (2019). 
 
 
 
Figura 3 - Gráfico coeficiente de atrito x Re. Fonte: Os autores (2019). 
0,00004
0,20004
0,40004
0,60004
0,80004
1,00004
1,20004
1,40004
1,60004
1,80004
2,00004
15,00 25,00 35,00 45,00 55,00 65,00 75,00
∆
H
 -
P
ER
D
A
 D
E 
C
A
R
G
A
 
Q - VAZÃO (L/MIN)
Perdas de carga distribuídas
Tubo liso 1/2" Tubo liso 3/4" Tubo rugoso 3/4"
0,000
0,005
0,010
0,015
0,020
0,025
0,030
50 20050 40050 60050 80050 100050 120050 140050
C
O
EF
IC
IE
N
TE
 D
E 
A
TR
IT
O
RE - NÚMERO DE REYNOLDS
Perdas de carga distribuídas
Tubo liso 1/2" Tubo liso 3/4" Tubo rugoso 3/4"
 
 
 
Figura 4 - Gráfico perda de carga localizada x vazão. Fonte: Os autores (2019). 
 
 
 
Figura 5 - Gráfico coeficiente de atrito K x Reynolds. Fonte: Os autores (2019)
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00
∆
H
F 
-
P
ER
D
A
 C
A
R
G
A
 L
O
C
A
LI
ZA
D
A
Q - VAZÃO (L/MIN)
Perdas de carga localizadas
Cotovelo de 90°
Curva de 90°
Curva de 45°
Curva de transposição
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
50 20050 40050 60050 80050 100050 120050 140050
C
O
EF
IC
IE
N
TE
 D
E 
A
TR
IT
O
RE - NÚMERO DE REYNOLDS
Perdas de carga localizadas
Cotovelo de 90° Curva de 90° Tubo rugoso 3/4" Curva de transposição
 
 
Conclusão 
 
Neste experimento analisamos o escoamento de um fluido em tubos de 
diâmetros distintos e conexões circulares utilizando a equação de Bernoulli que 
leva em consideração a altura, pressão e velocidade. 
Com os dados obtidos podemos verificar que com o tubo liso tem menos 
perda de carga se o diâmetro for maior, isso caracteriza que o tubo que tem 
menor perca e a (¾) pois tem maior área central e menos atrito. O tubo rugoso 
tem mesma perca de carga do( ½) por causa do atrito, os dados apresentados 
foram retirados de um artigo técnico no site da Scielo pois como não tem dados 
oficiais na literatura pois o tubo adquiri rugosidade com forme o tempo, para ter 
maior confiabilidade nos dados tende a realizar os testes pois cada tubo adquiri 
uma rugosidade diferente dependendo do uso. 
Nas percas localizadas demostra que com a utilização de mecanismos de 
conexões e com constante mudança de direções as percas de cargas podem ser 
elevadas dependendo de o ângulo ser muito acentuado, conforme o aumento da 
vazão a perca de carga cresce. 
Realizamos também no relatório a curva de transposição pois ela esta 
caindo em desuso pois sua perca de carga e muito elevada os dados 
apresentados formão retirados de uma monografia para determinar o coeficiente 
de atrito. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Referências 
 
ASSOSSIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. (Julho de 1994). NBR 12218: Projeto de 
Rede de Distribuição de Água para Abastecimento Público. Rio de Janeiro. 
Erich Kellner, J. A. (Junho de 2016). Avaliação da rugosidade relativa dos tubos de PVC com 
vistas ao dimensionamento das redes de distribuição de água. Artigo Técnico. 
Silva, A. F. (2016). QUANTIFICAÇÃO DA PERDA DE CARGA EM CONEXÕES DE PVC SOLDÁVEL:. 
DETERMINAÇÃODOS COEFICIENTES K E COMPRIMENTOS EQUIVALENTES. Alegrete, Rio 
Grande do Sul, Brasil. 
TÉCNICAS, A. B. (Setembro de 1998). NBR 5626: Instalação Predial de Água Fria. Rio de Janeiro. 
Tiago Borges Ferreira, J. C. (2017). Hidráulica e Hidrometria. Editora e Distribuidora 
Educacional S.A.