Aula 6 - Condutos forcados - rev01

Prévia do material em texto

PERDA DE CARGA LOCALIZADA
Prof. Ms. André Ferreira Overa
HIDRÁULICA DE CONDUTOS FORÇADOS
baseado nas notas de aulas da professora Gabriela 
Kurokawa, AZEVEDO NETTO e PORTO
OBJETIVOS
• PERDA DE CARGA LOCALIZADA
• MÉTODO DIRETO
• MÉTODO DOS COMPRIMENTOS EQUIVALENTES
• EXERCÍCIOS PARA ENTREGAR
HIDRÁULICA DE CONDUTOS FORÇADOS
AULA 3
• A presença de acessórios na linha de transporte de água, tais quais
válvulas, curvas, derivações, registros e conexões, produz perdas de carga
que devem ser agregadas às perdas distribuídas. Tais perdas são
chamadas de perdas de carga localizadas.
• A perda de carga em cada acessório é determinada experimentalmente
HIDRÁULICA DE CONDUTOS FORÇADOS
AULA 3
• Exemplos de acessórios
Joelho 45° Joelho 90° Registro de esfera
Registro de gaveta Tê 90° Válvula de pé com crivo
HIDRÁULICA DE CONDUTOS FORÇADOS
AULA 3
• 1-2: convergência das linhas de corrente = aceleração do movimento e
alteração do perfil de velocidade
• 2-3: divergência das linhas de corrente = desaceleração
HIDRÁULICA DE CONDUTOS FORÇADOS
AULA 3
Perda de carga localizadaPerda de carga distribuída
HIDRÁULICA DE CONDUTOS FORÇADOS
AULA 3
• Método direto – Expressão geral da perda de carga
• Quando houver mais de uma peça especial, a perda de carga total será a soma das perdas de
carga localizada em todos os acessórios
Coeficiente obtido experimentalmente
Velocidade média de referência (m/s) – quando há mudança de diâmetro, 
deve-se tomar a velocidade média da seção de menor diâmetro 
Aceleração da gravidade (m/s2)
HIDRÁULICA DE CONDUTOS FORÇADOS
AULA 3
• Método direto – Expressão geral da perda de carga
• Valores de K para diversos acessórios (esses valores não são universais)
HIDRÁULICA DE CONDUTOS FORÇADOS
AULA 3
• Método dos comprimentos equivalentes
• Tal método consiste em substituir, para simples efeito de cálculo, cada acessório da
instalação por comprimentos de tubos retilíneos, de igual diâmetro, nos quais a perda
de carga seja igual à provocada pelo acessório, quando a vazão de ambos é a mesma.
Assim, cada comprimento equivalente é adicionado ao comprimento real da tubulação
– transforma um problema de carga localizada em carga distribuída
• O comprimento retificado da tubulação (comprimento normal + comprimento
equivalente) se dá o nome de comprimento virtual
HIDRÁULICA DE CONDUTOS FORÇADOS
AULA 3
• Método dos comprimentos equivalentes
HIDRÁULICA DE CONDUTOS FORÇADOS
AULA 3
Exercício 1: Uma instalação de recalque é composta por uma tubulação de PVC (C=140)
com 300 m de extensão e tem as seguintes peças especiais: 1 registro de gaveta (k=0,2), 1
válvula de retenção (k=3), 2 curvas de 90º (k=0,4) e 1 saída de tubulação (k=1).
Considerando uma vazão de 5 l/s e diâmetro D=0,075 m, calcule as perdas de carga pelo
método direto e pelo método do comprimento equivalente.
HIDRÁULICA DE CONDUTOS FORÇADOS
AULA 3
Exercício 1: D=0,075 m, Q= 5 l/s, C=140,L= 300m, 1 registro de gaveta, 1 válvula de
retenção, 2 curvas de 90º e 1 saída de tubulação.
∆𝐻 = 𝐿. 𝐽; 𝐽 = 10,65 .
𝑄1,85
𝐶1,85 . 𝐷4,87
; ∆𝐻 = 300 . 10,65 .
0,0051,85
1401,85 . 0,0754,87
→ ∆𝐻 = 5,7𝑚
𝑃𝑒ç𝑎 𝐾 ∆ℎ
1 𝑟𝑒𝑔𝑖𝑠𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑔𝑎𝑣𝑒𝑡𝑎 0,2 0,2 .
1,132
2 . 9,81
= 0,013𝑚
1 𝑣á𝑙𝑣𝑢𝑙𝑎 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛çã𝑜
2 𝑐𝑢𝑟𝑣𝑎𝑠 𝑑𝑒 90º
1 𝑠𝑎í𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑢𝑏𝑢𝑙𝑎çã𝑜
3
0,4
1
3 .
1,132
2 . 9,81
= 0,195𝑚
2 . 0,4 .
1,132
2 . 9,81
= 0,052𝑚
1 .
1,132
2 . 9,81
= 0,065𝑚
𝑣 =
𝑄
𝐴
=
0,005
𝜋. 0,0752/4
= 1,13𝑚/𝑠
∆𝐻𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = ∆𝐻 + ∆ℎ = 5,7 + 0,325 = 6,025𝑚
∆ℎ = 𝐾.
𝑣2
2 . 𝑔
Método direto
HIDRÁULICA DE CONDUTOS FORÇADOS
AULA 3
Exercício 1: D=0,075 m, Q= 5 l/s, C=140,L= 300m, 1 registro de gaveta, 1 válvula de
retenção, 2 curvas de 90º e 1 saída de tubulação.
∆𝐻𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝐿𝑣 . 𝐽 ; 𝐽 = 10,65 .
𝑄1,85
𝐶1,85 . 𝐷4,87
; ∆𝐻𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 315,4 . 10,65 .
0,0051,85
1401,85 . 0,0754,87
→ ∆𝐻𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 5,99𝑚
Método do comprimento equivalente
𝑃𝑒ç𝑎 𝐿𝑒
1 𝑟𝑒𝑔𝑖𝑠𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑔𝑎𝑣𝑒𝑡𝑎 0,9
1 𝑣á𝑙𝑣𝑢𝑙𝑎 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛çã𝑜
2 𝑐𝑢𝑟𝑣𝑎𝑠 𝑑𝑒 90º
1 𝑠𝑎í𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑢𝑏𝑢𝑙𝑎çã𝑜
8,2
2 . 1,4
3,5
𝐿𝑒 = 15,4𝑚 ; 𝐿𝑣 = 𝐿𝑒 + 𝐿 ; 𝐿𝑣 = 15,4 + 300 = 315,4𝑚
HIDRÁULICA DE CONDUTOS FORÇADOS
AULA 3
Exercício 2: Tem-se uma canalização que liga dois reservatórios, com 1200m de canos de
aço galvanizado, com diâmetro de 50 mm. Se o desnível entre os reservatórios é de 30 m,
qual a vazão na canalização? Utilize a fórmula de Fair-Wipple-Hsiao. (Adote os
comprimentos equivalentes: Le=17,4m para registro de globo, Le=1,7m para curva de 90
0 raio
curto e Le=0,4m para curva de 45
0).
30 m
R1
R2
Curva 90º 
raio curto
Curva 45º
Curva 45º
Registro 
de globo
HIDRÁULICA DE CONDUTOS FORÇADOS
AULA 3
Exercício 2: L=1200m, d=50 mm, ∆H=30 m, Q=? Le=17,4m para registro de globo, Le=1,7m
para curva de 900 raio curto e Le=0,4m para curva de 45
0
Comprimento Equivalente
𝐿𝑒 = 17,4 + 1,7 + 2 . 0,4 = 19,9𝑚
𝐿𝑣 = 𝐿 + 𝐿𝑒 = 1200 + 19,9 = 1219,9𝑚
Determinação da Vazão
∆𝐻 = 𝐿𝑣 . 0,002021 .
𝑄1,88
𝐷4,88
→ 30 = 1219,9 . 0,002021 .
𝑄1,88
0,054,88
→ 𝑄1,88 = 0,000005447 → 𝑄 = 0,00158𝑚3/𝑠
HIDRÁULICA DE CONDUTOS FORÇADOS
AULA 3
Exercício para entregar: Determinar o nível mínimo no reservatório da figura, para que o
chuveiro automático funcione normalmente, sabendo-se que ele liga com uma vazão de 20
l/min. O diâmetro da tubulação de aço galvanizado é de ¾’’(19 mm) e todos os cotovelos são
de raio curto e o registro é de globo aberto. Despreze a perda de carga no chuveiro. Utilize a
fórmula de Fair-Wipple-Hsiao. (Adote os comprimentos equivalentes: cotovelo raio curto
Le=0,7m e registro de globo aberto Le=6,7m.). (Resp: z = 5,24 m)
z = ?
0,5 m
3,0 m
3,0 m
0,5 m
1,5 m
3,0 m
2,0 m
Fórmula de Fair-Wipple-Hsiao (aço galvanizado)
𝐽 = 0,002021 ∙
𝑄1,88
𝐷4,88