RELATÓRIO 07 - PERDA DE CARGA SINGULARok

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CENTRO UNIVERSITÁRIO FEI 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
EXPERIMENTO 07: ESTUDO DA PERDA DE CARGA SINGULAR 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Turma:135 
 
 
 
 
 
 
 
São Bernardo do Campo 
2020 
1. OBJETIVO 
 
Utilizando uma redução e uma válvula, pode-se determinar a perda de carga 
singular ou localizada, permitindo a determinação do coeficiente da perda de carga 
singular para cada uma das geometrias estudadas. Realizar o levantamento da 
curva universal de cada singularidade Ks=f(Re). 
 
2. BASE TEÓRICA 
 
Cálculo de como encontrar a vazão (Q): 
Lembrando que Atanque = 0,546 m², 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Cálculo das velocidades: 
 
 
 
 
 
e 
 
 
 
 
 
Sendo D1 = 41 mm e D2 = 27 mm. 
 
Cálculo da perda de carga singular (hs): 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Para determinar o h, utiliza-se a seguinte equação: 
 
 
 
 
 
Sendo e . 
 
Cálculos da constante Ks: 
 
 
 
 
 
 
Sendo: g = 10 m/s². 
 
Cálculo do número de Reynolds é dado por: 
 
 
 
 
 
 
Sendo: = 27 mm e 
 
 
 
 
 
E cálculo do comprimento equivalente (Leq): 
 
 
 
 
 
Sendo: = 27 mm. 
 
3. TABELAS 
Tabela 1 – Dados experimentais 
 
Delta Tanque 
(mm) 
 
Tempo (s) 
 
Diferença 
de pressão (MCA) 
1 100 58,4 0,22 
2 100 33,9 0,65 
3 100 26,2 1,09 
4 100 21,9 1,54 
5 100 20,1 1,90 
 
Fonte: Professor Daniel Hauk. 
Tabela 2 – Desenvolvimento 
Grandezas Δh t Q 
 
 
 
 
Unidades cm s L/s m/s m/s m 
1 10 58,4 0,934932 1,632911 0,708145 0,108246 
2 10 33,9 1,610619 2,813038 1,219931 0,321247 
3 10 26,2 2,083969 3,63977 1,578461 0,537819 
4 10 21,9 2,493151 4,354428 1,888387 0,769752 
5 10 20,1 2,716418 4,744377 2,057496 0,913791 
 
Fonte: Autoral. 
 
Tabela 3 – Desenvolvimento 
 
Grandeza
s 
h hs Ks Re F (*) Leq 
Unidades cm m - - - - - - m 
1 0,1122449 0,1117476 0,8381921 44088,584 0,031391 0,7209838 
2 0,3316327 0,3287346 0,8308533 75952,015 0,023884 0,9392617 
3 0,5561224 0,5521506 0,8335654 98273,79 0,031386 0,7171416 
4 0,7857144 0,770205 0,8124079 117569,56 0,031043 0,7066176 
5 0,9693878 0,9861559 0,8762282 128098,17 0,031307 0,7556993 
 
Fonte: Autoral. 
(*) f(s) -> da experiência 06 – estudo da perda de carga distribuída. 
4. RESULTADOS 
 
Gráfico 1 – perda de carga singular em função da vazão 
 
 
Fonte: Autoral. 
 
Gráfico 2 – Coeficiente da perda de carga singular em função do Reynolds 
 
Fonte: Autoral. 
 
 
 
Gráfico 3 – Comprimento equivalente em função do Reynolds 
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
0 0,0005 0,001 0,0015 0,002 0,0025 0,003
p
e
rd
a
 d
e
 c
a
rg
a
 s
in
g
u
la
r 
(m
) 
Vazão (m³/s) 
hs = f(Q) 
2,43
2,44
2,45
2,46
2,47
2,48
2,49
2,5
2,51
0 20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000C
o
e
fi
c
ie
n
te
 d
a
 p
e
rd
a
 d
e
 c
a
rg
a
 
s
in
g
u
la
r 
 
Reynods 
Ks = f (Re) 
 
 
Fonte: Autoral. 
 
Como foi visto, se examinar o comportamento do escoamento de fluidos em 
condutos, é possível identificar dois tipos de cargas: a distribuída (hf), que foi vista 
no experimento 6 e a de carga singular (hs), que será abordada nesse relatório. 
 Perdas de cargas singulares acontecem em locais das instalações em que o 
fluido sofre perturbações bruscas no seu escoamento. 
 Foi abordado nesse experimento que num trecho do conduto horizontal teria 
um diâmetro de 1 ½ de diâmetro nominal (SCH 40) para escoar o fluido, que foi a 
água, e acontecia a redução da seção para 1’’ de diâmetro nominal (SCH 40). Isso 
causou uma mudança brusca no fluido, que resultou em uma perda de carga 
singular. 
 Na passagem do fluido entre as seções há uma queda de pressão que ocorre 
pelo motivo do aumento da velocidade, provocada pela redução de diâmetro que 
diminui a pressão, e pela perturbação brusca no escoamento. 
 No primeiro gráfico é possível perceber que conforme aumenta a vazão, a 
perda de carga aumenta junto, isso acontece porque quanto maior a passagem do 
fluido por unidade de tempo, maior seria as perdas que ficaria na seção do conduto. 
 No gráfico 2, que traz o coeficiente da perda de carga singular (Ks) em função 
do Reynolds (Re), era esperado que saísse um gráfico praticamente constante, e é 
o que acontece nos primeiros trechos, porém, no final do gráfico há uma mudança 
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
0 20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000
L
e
q
 (
m
) 
Reynolds 
Leq = f (Re) 
brusca na curva em relação ao esperado, mas isso se deve a erros de coleta de 
algum dado experimental, visto que há a ação de fatores externos que podem ter 
influenciados na obtenção de tal dado. 
No gráfico 3, que a aborda o comprimento equivalente em função do 
Reynolds, o previsto era algo constante, a menos dos pontos dos menores 
Reynolds, que é correspondente às menores vazões, entretanto, erros provenientes 
de fatores externos podem ter modificado na obtenção do segundo dado no 
experimento, o restante saiu conforme a teoria. 
 Foi verificado também que, tanto para o “Ks” e “Leq” independem do 
Reynolds. Isso só comprova a teoria, demonstrando que não são influenciados pela 
viscosidade do fluido e somente pela perturbação brusca causada pela geometria da 
singularidade. Reafirmando o que foi visto na teoria estudada ao longo do capítulo 7 
do livro de Mecânica dos Fluidos para perdas de cargas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 CONCLUSÃO 
 
 Em continuidade ao que esta sendo visto na teoria sobre perda de 
cargas distribuída e singular, o experimento feito mostrou e comprovou a teoria 
ao estudar um trecho percorrido por um determinado fluido que no decorrer 
deste sofre uma perca de carga chamada singular, pois é proveniente de alguma 
singularidade na tubulação, no caso do experimento foi uma redução da seção 
transversal que o fluido percorria. Tal mudança provoca uma perturbação brusca 
no escoamento, que tem uma velocidade v1 e pressão p1 e ao passar no trecho 
que sofre um estreitamento, pela conservação de energia este diminui a pressão 
e a velocidade do fluido aumenta, essa perturbação leva a uma perca de carga 
que pode ser contabilizada. Com os dados retirados no experimento é possível 
construir três curvas: hs = f(Q), Ks = f (Re) e Leq = f (Re). 
Na curva hs = f(Q), é possível verificar a dependência da perda de carga 
em função da vazão, pois quanto maior a vazão, maior é a variação da 
velocidade e , portanto, mais brusca se torna a perturbação que o fluido sofre, 
fazendo com que a perca de carga seja maior. 
Tanto o Ks quanto e Leq, para números elevados de Reynolds eles 
praticamente independem deste último, por causa da já estudada camada limite, 
O esperado era um comportamento constante no gráfico, pela teoria estudada, 
porém na prática os valores deram algumas divergências, mas isso se deve a 
erros no processo de captação de dados. 
As perdas de cargas singulares podem ser calculadas como foram feitas 
no decorrer deste relatório, mas na prática são tabeladas e dependem do tipo da 
singularidade (alargamento, válvulas, cotovelos etc.), e vem em formulários de 
fabricantes, com esses dados de perda em mãos é possível prever o quanto de 
carga será perdida no projeto de instalação e adequar o projeto a fim de 
minimizar a perda, dentro das especificações requeridas como vazão e pressão. 
 
 
 
 
 
 
REFERÊNCIAS 
 
 BRUNETTI, Franco. "Mecânica dos Fluidos", 2ª ed., Pearson, 2008; 
 
 Apostila de laboratório de mecânica dos fluidos – aCentro universitário FEI – 
Professores brunneti, Coquetto e Sérgio Lopes.ANEXOS 
 
Cálculos: