AULA_PERDA_DE_CARGA

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AULA DE ESCOAMENTO INTERNO E 
PERDA DE CARGA 
UNOCHAPECÓ 
Curso: Engenharia Química/Engenharia de 
Alimentos/Engenharia Mecânica 
Disciplina: Fenômenos de Transporte I/Mecânica dos 
Fluidos I 
Professora: Rubieli Carla Frezza Zeferino 
ESCOAMENTOS EM DUTOS SOB PRESSÃO 
 
O transporte de fluidos é feito através de condutos 
projetados para esta finalidade. Esses condutos podem ser: 
 
Abertos para a atmosfera, recebendo o nome de 
canais, e destinados principalmente para o transporte de 
água; 
 
Condutos fechados, onde a pressão é maios que a 
pressão atmosférica, sendo assim denominados dutos 
sob pressão. 
 
Os escoamentos em dutos sob pressão são característicos 
nos escoamentos provocados por bombas hidráulicas. 
ESCOAMENTO INTERNO 
 
Regime Laminar: as moléculas se deslocam sem 
que haja a mistura entre as camadas de fluidos. 
 
Regime Turbulento: as moléculas se deslocam em 
turbilhões, tem-se a transmissão da quantidade de 
movimentos em muitos sentidos em virtude dos 
choques entre elas. 
 
Também devemos estar atentos para o fato da 
existência de uma região de entrada e uma região 
de escoamento completamente desenvolvido. 
Figura 1 - Escoamento laminar de água na região de entrada de um duto circular (Bejan, 1996) 
Figura 2 - Desenvolvimento da camada limite fluidodinâmica no escoamento laminar em um 
duto circular (Incropera, 1998) 
PERDA DE CARGA 
 
O escoamento interno em tubulações sofre forte 
influência das paredes, dissipando energia devido ao 
atrito. 
 
As partículas em contato com a parede adquirem a 
velocidade da parede, ou seja velocidade nula, 
passando a interferir nas partículas vizinhas, através da 
viscosidade e turbulência, dissipando energia. 
 
Essa dissipação de energia provoca uma redução na 
pressão total, do fluido ao longo do escoamento, que é 
denominada de perda de carga. 
PERDA DE CARGA 
 
A perda de carga pode ser: 
 
Perda de Carga Distribuída: perda de pressão nos trechos 
retos da tubulação devido ao atrito com as paredes ao 
longo do comprimento do tubo; 
 
Perda de Carga Localizada: perda de pressão causada 
pelos acessórios utilizados na montagem da tubulação, 
necessários para o controle do fluxo de escoamento, que 
provocam variação brusca na velocidade, em módulo ou 
direção. 
 
O escoamento sofre perturbações bruscas em pontos da 
instalação tais como válvulas, curvas, reduções, etc. 
PERDA DE CARGA DISTRIBUÍDA 
 
A perda de carga distribuída depende dos seguintes 
parâmetros: 
 
Diâmetro (D) e comprimento (L) do tubo; 
Rugosidade () da parede do tubo; 
Massa específica () do fluido; 
Viscosidade () do fluido; 
Velocidade de escoamento (ν). 
 
A rugosidade () depende do material de fabricação do 
tubo bem como do seu estado de conservação. Um tubo 
usado apresenta uma rugosidade maior que um tubo 
novo. 
PERDA DE CARGA DISTRIBUÍDA 
 
Dentre as propriedades do fluido, a viscosidade é a mais 
importante na dissipação de energia. 
 
Além de ser proporcional a perda de carga, sua relação 
com as forças de inércia do escoamento, fornece um n° 
adimensional, o n° de Reynolds (Re), que é o parâmetro 
que indica o regime do escoamento. 
Realiza-se um balanço de forças no elemento de volume do 
duto circular para chegar na expressão da perda de carga. 
PERDA DE CARGA DISTRIBUÍDA 
 
Em geral a perda de carga distribuída é calculada por: 
 
 
 
A perda de carga através dessa equação pode ser aplicada 
para todos os regimes de escoamento em dutos circulares. 
Onde: 
 
Lwf representa a perda de carga no interior do duto circular; 
f representa o fator de atrito; 
Leq representa o comprimento equivalente da tubulação; 
Ub representa a velocidade média do escoamento; 
D representa o diâmetro da tubulação. 
MÉTODO DE MOODY-ROUSE 
 
O ábaco de Moody-Rouse é um dos mais utilizados para o 
cálculo da perda de carga distribuída. 
 
Entra-se com o valor de (/D) Rugosidade Relativa e (Re) n° 
de Reynolds, obtendo-se o valor de (f) fator de atrito. 
 
A rugosidade relativa é tabelada para o tipo de material do 
qual o tubo é construído e varia com forme o diâmetro da 
tubulação. 
 
Explicar nas Figuras a seguir. 
PERDA DE CARGA LOCALIZADA 
 
O acessório tem a sua perda de carga localizada calculada 
através do produto de um coeficiente característico pela 
carga cinética que o atravessa. 
 
Cada acessório possui um coeficiente característico, 
normalmente indicado pela letra K. 
 
A perda causada pelo acessório é calculada pela seguinte 
expressão: 
PERDA DE CARGA LOCALIZADA 
 
O acessório também pode ter sua perda de carga calculada 
pelo método do comprimento equivalente. 
 
 
 
 
 
Neste caso, em vez de encontrar o valor de K, encontra-se 
o valor de Leq/D, que varia conforme o acessório e o 
material do qual é construído. 
PERDA DE CARGA TOTAL 
 
A perda de carga total no escoamento em dutos circulares 
é calculada conforme somando-se a perda de carga 
localizada em cada acessório com a perda de carga 
distribuída. 
 
Exemplos 
Lista de Exercício