Perda de carga em um tubo ou canal

As perdas de cargas em dutos são perdas de pressão devido à dissipação de energia por causa do atrito do fluido com o duto. A perda de carga é um fator considerável na projeção de sistemas de tubulações.

1. INTRODUÇÃO 3

2. PERDA DE CARGA EM DUTOS 4

2.1. PERDAS DISTRIBUÍDAS (Hd) 5

2.1.1. Escoamento de regime laminar 6

2.1.2. Escoamento de regime turbulento 7

2.2. PERDAS LOCALIZADAS (Hl) 8

2.2.1. Entradas e saídas 9

2.2.2. Expansões e contrações 9

2.2.3. Curvas em tubos 9

2.2.4. Válvulas e acessórios 1

2.2.5. Valores aproximados de K 1

3. BOMBAS, VENTILADORES E SOPRADORES 12

3.1. BOMBAS EM EMBARCAÇÕES 14

4. CONCLUSÃO 15

REFERÊNCIAS 16

1. INTRODUÇÃO

A mecânica dos fluidos é a parte da física que estuda o efeito de forças em fluidos. Os fluidos em equilíbrio estático são estudados pela hidrostática e os fluidos sujeitos a forças externas diferentes de zero são estudados pela hidrodinâmica.

Um fluido é uma substância que se deforma continuamente quando submetida a uma tensão de cisalhamento, não importando o quão pequena possa ser essa tensão. Um subconjunto das fases da matéria, os fluidos incluem os líquidos, os gases, os plasmas e, de certa maneira, os sólidos plásticos.

Os escoamentos podem ser classificados quanto à compressibilidade e quanto ao grau de mistura macroscópica.

Um escoamento em que a densidade do fluido varia significativamente é um escoamento compressível. Se a densidade não variar significativamente então o escoamento é incompressível.

O grau de mistura de um fluido em escoamento depende do regime de escoamento, que pode ser laminar, turbulento ou de transição.

No regime laminar, as linhas de fluxo são paralelas ao escoamento, fazendo com que o fluido escoe sem que ocorra mistura. Em um duto circular, o escoamento é laminar até um valor de Reynolds de aproximadamente 2100.

Na transição entre os regimes laminar e turbulento, percebe-se que as linhas de fluxo se tornam onduladas, o que indica que começa a haver mistura entre uma camada e outra. Para um duto circular, esse regime ocorre para um valor de Re entre 2100 e 2300.

Para valores de Re acima de 2300, têm-se regime turbulento. Nesta fase, percebe-se uma mistura entre as camadas de fluxo.

A viscosidade é a propriedade dos fluidos correspondente ao transporte microscópico de quantidade de movimento por difusão molecular. Ou seja, quanto maior a viscosidade, menor será a velocidade em que o fluido se movimenta.

Perda de carga é a energia perdida pela unidade de peso do fluido quando este escoa. Termo muito utilizado em engenharia e mecânica dos fluidos.

A perda de carga em um tubo ou canal é a perda de energia dinâmica do fluido devido à fricção das partículas do fluido entre si e contra as paredes da tubulação que os contenha.

Podem ser contínuas, ao longo dos condutos regulares, ou acidental ou localizada, devido a circunstâncias particulares, como um estreitamento, uma alteração de direção, a presença de uma válvula, etc.

O cálculo da perda de carga em tubulações é fundamental para o estudo de uma instalação hidráulica, seja ela de bombeamento, seja ela por gravidade.

Devemos ter em mente, que a perda de carga, ou seja, a dissipação de energia por unidade de peso acarreta uma diminuição da pressão estática do escoamento, sendo que esta diminuição pode ser observada pela representação da Linha de Energia (L.E) do escoamento, que é o lugar geométrico que representa a carga total de cada seção do escoamento.

Quando um líquido escoa de um ponto para outro no interior de um tubo, ocorrerá sempre uma perda de energia, denominada perda de pressão (Sistemas de ventilação ou exaustão) ou perda de carga (Sistemas de bombeamento de líquidos). Esta perda de energia é devida estacionária aderida à parede interna do tubo. camada do fluido entra em contato com a parede do tubo ele acaba ganhando a mesma velocidade da parede da tubulação, ou seja, nula, e passa a influir as partículas vizinhas por meio da viscosidade e da turbulência, dissipando energia.

O emprego de tubulações no formas: tubos fechados e canais

Entende-se então que do fluido quando este escoa.

No cotidiano, cálculos de perda de carga são em instalações hidráulicas. Por exemplo, quanto maior as perdas de cargas em uma instalação de bombeamento, maior será o consumo de energia da bomba. Para estimar o consumo real de energia é necessário que o cálculo das perdas preciso possível.

No caso de escoamentos reais, a preocupação principal são os efeitos do atrito, que ocasionam a perda de carga se manifestando como uma queda de pressão.

Para simplificar o estudo, as literaturas pesquisadas (veja referências bibliográficas desse documento) atrito em porções de área constante do sistema e localizadas, através de válvulas, tês, cotovelos e outras porções do sistema de área não constante. Serão considerados apenas dutos de seção circular forçad na engenharia. Os resultados podem ser estendidos a outras formas pela introdução do diâmetro hidráulico.

A perda de carga total ( perdas maiores (Hd) com as perdas localizadas

Temos como objetivo facilitar a compreensão dos cálculos de perda de carga, por esse motivo não entraremos em definições físicas fórmulas nas próximas seções.

Próximo a parede da tubulação a velocidade do líquido é igual a zero, devido parede da tubulação.

Figura 1 – Esquema sobre a variação de velocidade de flu

2. PERDA DE CARGA EM DUTOS

Quando um líquido escoa de um ponto para outro no interior de um tubo, ocorrerá sempre uma perda de energia,