Hidráulica e Hidrologia

[pic 1]

Hidráulica e Hidrologia Aplicada – Engenharia Civil

EXPERIMENTO 2 – PERDA DE CARGA SINGULAR

Prof.ª Renata Abdallah

Prof. Richard Faria

Bauru – SP

09 Set. 2015

1. INTRODUÇÃO E FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

O planejamento hidráulico de diversas instalações passa por diversos procedimentos de estudos para a determinação de materiais, diâmetros e comprimentos dos tubos, velocidades de escoamento, tipos de válvulas e bombas. Com o objetivo de minimizar atritos entre o fluido e os componentes da tubulação hidráulica de modo que a perda de carga não interfira no funcionamento de torneiras, chuveiros e outros componentes ou finalidades que exijam uma pressão mínima para seu pleno funcionamento.

Sempre que um fluido líquido escoa de um determinado ponto para outro no interior de um tubo, ocorrerá uma perda de energia, denominada perda de carga. Esta perda seria uma restrição à passagem do fluxo do fluido seja apenas dentro da tubulação, ou essa restrição pode ser ocasionada por algum componente como registros e conexões (MACACARI).

O perfeito dimensionamento de uma instalação hidráulica e seus componentes, tais como válvulas e principalmente de bombas hidráulicas depende em muito das dimensões e da correta disposição da tubulação a serem utilizadas na instalação hidráulica. (GERNER)

Quando o escoamento encontra obstáculos físicos como: curvas, ramifica-ções, registros abertos parcial ou totalmente, reduções ou ampliações do conduto, entradas e saídas de canalizações, entradas e saídas de bombas, crivos nas sucções das bombas, entre outros. A equação (01) demonstra o método mais utilizado para calcular a perda de carga singular .[pic 2]

        (01)[pic 3]

onde:

 perda de carga singular ;[pic 4][pic 5]

 coeficiente de perda de carga singular (adimensional);[pic 6]

 = velocidade do líquido ;[pic 7][pic 8]

 = aceleração da gravidade local [pic 9][pic 10]

Se analisarmos somente a perda de carga do conduto, oriunda principalmente do atrito do fluído com uma camada estacionária aderida à parede interna do tubo ou de outros fatores como material do qual é constituído o tubo e até mesmo o tempo de uso do tubo pode influenciar neste processo. As equações (02) e (03) de Darcy Weisbach mostram o cálculo para obtenção da perda de carga (), e a queda de pressão (). Desta forma a perda de carga seria uma restrição à passagem do fluxo do fluido dentro da tubulação. (MACACARI)[pic 11][pic 12]

        (02)[pic 13]

        (03)[pic 14]

onde:

 = perda de carga ao longo do comprimento do tubo ;[pic 15][pic 16]

 = queda de pressão ao longo do comprimento ;[pic 17][pic 18]

 = Massa especifica da água (𝒌𝒈𝒎𝟑);[pic 19]

 = fator de atrito de Darcy-Weisbach (adimensional);[pic 20]

 = comprimento do tubo ();[pic 21][pic 22]

 = velocidade do líquido no interior do tubo ;[pic 23][pic 24]

 = diâmetro interno do tubo ();[pic 25][pic 26]

 = aceleração da gravidade local .[pic 27][pic 28]

Desta forma, a perda de carga total ( Total) ao longo de uma canalização é o resultado da soma das perdas de carga ao longo dos trechos retilíneos (perda de carga distribuída) com as perdas de carga nas conexões e peças especiais (perda de carga singular).[pic 29]

O comprimento é diretamente proporcional à perda de carga. O comprimento é identificado pela letra  (do inglês length, comprimento), quanto maior o comprimento da tubulação, maior a perda de carga. (MACACARI) .[pic 30]

A velocidade do escoamento pode ser obtida com a relação da Vazão volumétrica dividida pela área da seção do tudo de escoamento, como na equação (04).

        (04)[pic 31]

A natureza de um escoamento, isto é, se laminar ou turbulento e sua posição relativa numa escala de turbulência é indicada pelo número de Reynolds (), como na equação (05). Se o numero de Reynolds for menor que 2000 o escoamento é definido com lamelar, se o valor estiver entre 2000 e 4000 o escoamento é transitório ou instável, se for maior que 4000 podemos considerar um escoamento turbulento.[pic 32]

         (05)[pic 33]

1. OBJETIVOS

• Medir a perda de carga singular, ou localizada em um conduto de ¾” PVC Rígido acoplado com um registro de gaveta aberto também em PVC;
• Encontrar o valor do comprimento equivalente (Leq) da perda de carga singular, ocasionada pelo registro do tipo PVC de gaveta, e compara-lo ao valor encontrado na tabela da apostila de Hidráulica e Hidrologia Aplicada Aula I do professor Msc. Marcos Fernando Macacari.

1. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Com auxílio da Bancada De Perda De Cargas TBPC – 3000, constituída de componentes que fazem partes deste experimento tais como:

• Registros R1, R6, R10, R19 e R23;
• Tubo de PVC ¾” PVC RÍGIDO;
• Mangueira auxiliar azul;
• Medidores de vazão digital;
• Medidores de pressão do ponto P7, P8, P17 e P18;
• Bomba 1.

Equipamentos auxiliares.

• Trena (precisão de 0,1cm)
• Paquímetro (precisão de 0,05 mm)

O procedimento iniciou-se com auxilio de trena e paquímetro para que fossem retiradas as medidas de comprimento e diâmetro primeiro da tubulação composta por um registro esfera e em seguida na tubulação sem o registro já que o objetivo era calcular a perda de carga localizada, ou seja, comparar a perda de carga em uma tubulação linear composta por um registro e uma tubulação sem o mesmo, os dados coletados

...