Paulo Vitor Cardozo - [Prática 05] Perdas de carga localizadas em condutos forçados I

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ 
DEPART. DE ENGENHARIA CIVIL 
CENTRO DE TECNOLOGIA 
LAB. HIDRÁULICA I 
 
 
 
 
 
 
 
 
PERDAS DE CARGA DISTRIBUÍDA EM CONDUTOS FORÇADOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ALUNOS: 
 
GIOVANNA BRAGATO COLI 
HARON CESAR TAVARES 
PAULO VITOR CARDOZO 
 
 RA: 
 
107059 
107271 
109525 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MARINGÁ, 2020. 
1. INTRODUÇÃO 
1.1 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
Nesse experimento será analisada as perdas de cargas localizadas ( ), hL 
devido ao uso de acessórios hidráulicos (singularidades), em tubulações. Esses 
acessórios hidráulicos podem ser de diversos modelos diferentes, como: cotovelos, 
joelhos, tê, saídas, entradas, válvulas, registros, entre outros. 
 
Imagem 1: Alguns acessórios hidráulicos presentes no laboratório 
No geral, a perda de carga localizada é calculada a partir do produto entre o 
coeficiente de perda localizada K (que é obtido experimentalmente para cada caso) 
e a velocidade de escoamento ao quadrado dividido por duas vezes a gravidade. 
A partir de experimentos, notou-se que o coeficiente K apresenta baixa 
variação em escoamentos que apresentam Reynolds acima de 50 mil, levando a 
conclusão de que para escoamentos turbulentos K independe do diâmetro, 
velocidade ou natureza do fluido. 
 
Na figura acima, a perda de carga total é dado pela soma das 2 perdas de 
cargas distribuídas com a perda de carga localizada devido ao uso do registro de 
gaveta. Assim, a perda de carga localizada é calculada a partir: 
h H ΔH H ) Δ L = Δ total − ( dist.1 + Δ dist.2 
A perda de carga total é obtida a partir da leitura do manômetro e a perda 
distribuída é calculada a partir da equação de Darcy-Weisbach .HΔ dist = f D2g
LV 2 
Onde: 
: Coeficiente de resistência da fórmula universal; f 
: Comprimento de tubo entre os pontos que foram medidas as pressões;L 
: Velocidade média (medida indireta);V 
: Diâmetro da tubulação.D 
O valor é determinado lendo o manômetro de um trecho com mesmo f 
diâmetro e material, com esse diâmetro usamos a equação de Darcy-Weisbach para 
realizar a determinação do valor de . Após essa determinação foi possível f 
estabelecer a perda de carga na tubulação com o registro de gaveta. 
Para calcular a perda de carga total partindo da leitura do manômetro, fez-se 
uso da relação: 
HΔ total = γH O2
δm (γ −γ )T Hg H O2 
Onde: 
: Diferença de nível no manômetro de mercúrio, para diafragma e venturi (m);mδ T 
: Peso específico do mercúrio;γHg 
: Peso específico da água;γH O2 
1.2 OBJETIVO 
Compreender como quantificar a perda de carga localizada, bem como a 
determinação do coeficiente de perda localizada ( ) de um registro de gaveta.KL 
1.3 JUSTIFICATIVA 
Devido a presença de singularidades em tubulações, as perdas de carga 
localizadas (além das distribuídas) podem alterar a altura de coluna de fluído na 
saída de uma tubulação e é necessário que haja a compreensão desses fenômenos 
para que sejam previstos em projetos. 
2. MATERIAL E MÉTODOS 
1) Termômetro; 
2) Manômetro; 
3) Tubulação lisa sem registro de gaveta central; 
4) Tubulação lisa com registro de gaveta central; 
5) Registro de gaveta central; 
6) Dispositivo Venturi; 
7) Dispositivo Diafragma 
Foi aferida a temperatura do fluido, sem que o termômetro fosse retirado da 
água. Assim como nas práticas anteriores, realizou-se a verificação dos registros 
para que eles estivessem fechados (jusante a bomba, o que descarrega água ao 
canal, das tubulações em paralelo e da montante da descarga). Depois ligou-se o 
conjunto motobomba e iniciou-se o experimento. 
 
Imagem 1: registro a jusante do conjunto motobomba 
Abriu-se o registro a jusante da bomba, permitindo o início do escoamento ao 
longo da tubulação. Realizou-se o processo de escorva, que consiste em submeter 
o manômetro em U a pressão atmosférica e por diferença de pressão a bolha é 
removida. Esse procedimento foi feito para que fosse reduzido os erros no momento 
da leitura das deflexões do manômetro de mercúrio. 
 
Imagem 2: manômetros (onde realiza-se a escorva) 
 
Inicialmente, foi utilizada a tubulação lisa sem registro de gaveta central e a 
consequente abertura do registro a montante da mesma. Após isso, o registro a 
jusante da tubulação - tubulação à extrema direita - foi aberto, iniciando uma vazão 
e, consequentemente, deflexões manométricas foram geradas e seus valores 
aferidos. Esse processo foi repetido para cinco diferentes vazões que geraram cinco 
leituras diferentes de deflexões manométricas. Logo após a coleta de todos os 
dados necessários, os registros desse tubo foram fechados. 
Depois do exposto acima, a tubulação lisa com registro de gaveta central foi 
utilizada, abrindo os registros da mesma. Seguindo o mesmo raciocínio anterior, 
foram realizadas cinco leituras de deflexão manométrica resultantes de cinco 
vazões diferentes, sendo essas vazões controladas pela abertura gradual do 
registro. Realizada a prática, foi iniciado o processo de fechamento do sistema, 
conferindo se todos os registros estavam fechados, inclusive o registro a jusante do 
conjunto motobomba e, por fim, foi desligada a bomba. 
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO 
Através da realização da prática, foram obtidos os dados necessários para o 
cálculo do coeficiente K para a perda localizada gerada por um registro de gaveta, 
em relação a sua abertura. Os dados e resultados podem ser observados pela 
tabela abaixo: 
 
Imagem 3: resultados do experimento 
Para uma melhor visualização dos resultados: [Prática 05] Perdas de carga 
localizadas em condutos forçados I 
No experimento, foram utilizadas duas tubulações, uma sem e outra com o 
registro de gaveta. Devido à semelhança entre o escoamento e a rugosidade das 
duas tubulações, utilizou-se a primeira tubulação para determinar o fator de atrito, a 
fim de ser possível determinar a perda localizada causada pelo registro na segunda 
tubulação. 
A relação entre o coeficiente de perda K do registro e a quantidade de voltas 
dadas no registro pode ser observada pelo gráfico abaixo: 
 
Imagem 4: Relação entre o coeficiente K e o número de voltas do registro. 
Como é possível observar pela tabela e pelo gráfico, quanto maior o número 
de voltas, menor o valor do coeficiente K da perda localizada do registro de gaveta. 
Isso se deve pelo fato de que, quanto mais aberto está o registro, menor é a 
resistência e o contato entre o acessório e o escoamento, dessa forma, menor será 
a perda localizada gerada por este. 
https://docs.google.com/spreadsheets/d/1q0WXtVnCKOrDxcQ_ygVQ-YZnOlJWXk-7GA7LmNSCzd0/edit?usp=sharing
https://docs.google.com/spreadsheets/d/1q0WXtVnCKOrDxcQ_ygVQ-YZnOlJWXk-7GA7LmNSCzd0/edit?usp=sharing
4. CONCLUSÃO 
Por meio do experimento realizado foi possível compreender como quantificar 
a perda de carga localizada, bem como a determinação do coeficiente de perda 
localizada ( ) de um registro de gaveta. As perdas de carga localizadas e também KL 
as distribuídas, podem alterar a altura da coluna de fluído na saída de uma 
tubulação, isso devido a presença de singularidades nas tubulações. 
Durante e após o experimento é possível que tenha ocorrido erros com o 
manuseio ou manutenção de materiais utilizados como a bomba ou a abertura 
rápida dos registros, também podemter ocorridos erros de leitura no termômetro ou 
no manômetro. Além disso, erros podem ter ocorrido durante os cálculos dos 
valores, erros devido a incerteza ou arredondamento das medidas. 
Compreender e adquirir a noção do quanto a perda de carga influencia na 
altura da coluna de fluido é imprescindível para que possamos levar em 
consideração esse fator no momento em que estivermos dimensionando um 
sistema hidráulico predial, por exemplo. 
5. REFERÊNCIAS 
Munson, B. R., Young, D. F., & Okiishi, T. H. 2004. Fundamentos da Mecânica dos 
Fluidos. 4a ed. São Paulo: Blucher. 
PERDA DE CARGA. Universidade de Brasília. Disponível em 
<​https://www.studocu.com/pt-br/document/universidade-de-brasilia/hidraulica-experi
mental/pratico/relatorio-perda-de-carga/4421345/view​> Acessado em 27/Out/2020. 
ROTEIRO DE AULA PRÁTICA. Experimento de Perda de Carga em Acessórios 
Hidráulicos. UFSC. Disponível em 
<​https://moodle.ufsc.br/pluginfile.php/1160682/mod_resource/content/1/Roteiro-Prati
ca-PerdaCargaAcessoriosHidraulicos-EQA-UFSC-ECOEDucacional-2014.pdf​> 
Acessado em 28/Out/2020. 
 
https://www.studocu.com/pt-br/document/universidade-de-brasilia/hidraulica-experimental/pratico/relatorio-perda-de-carga/4421345/view
https://www.studocu.com/pt-br/document/universidade-de-brasilia/hidraulica-experimental/pratico/relatorio-perda-de-carga/4421345/view
https://moodle.ufsc.br/pluginfile.php/1160682/mod_resource/content/1/Roteiro-Pratica-PerdaCargaAcessoriosHidraulicos-EQA-UFSC-ECOEDucacional-2014.pdf
https://moodle.ufsc.br/pluginfile.php/1160682/mod_resource/content/1/Roteiro-Pratica-PerdaCargaAcessoriosHidraulicos-EQA-UFSC-ECOEDucacional-2014.pdf