Perda de carga singular
Por: Igor Martins • 21/5/2015 • Relatório de pesquisa • 1.340 Palavras (6 Páginas) • 1.449 Visualizações
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UNIVERSIDADE ESTADUAL DA PARAÍBA - UEPB
CENTRO DE CIÊNCIA, TECNOLOGIA E SAÚDE - CCTS
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
CAMPUS VIII – ARARUNA - PB
IGOR MARTINS COSTA FERREIRA SILVA - 122671066
RELATÓRIO DE ENSAIO:
PERDA DE CARGA SINGULAR
Araruna – PB, Abril de 2015.
Sumário
1. Introdução
2. Objetivo
3. Fundamentação teórica
3.1 - Fórmula geral de perda singular
3.2 – Tipos de singularidades
3.2.1 Alargamentos e estreitamentos
3.2.2 Cotovelos e curvas
3.2.3 Registro de gaveta
4. Metodologia
4.1 – Painel de perda de carga
4.2 – Procedimento experimental
5. Resultados
6. Conclusão
7. Referências bibliográficas
Introdução
As instalações de transporte de água sob pressão, são constituídas por tubulações montadas em sequência, de eixo retilíneos, unidas por acessórios de natureza diversa, como válvulas, curvas, registros ou conexões de qualquer tipo. A presença de cada um destes acessórios, necessários para a operação do sistema, concorre para que haja alteração de módulo ou direção da velocidade média, e consequentemente de pressão, localmente. Refletindo em um acréscimo de turbulência que produz perdas de carga, denominada perda de carga localizada ou singular.
No painel perda de carga singular, consiste em uma instalação hidráulica com diferentes tipos de conexões, com piezômetros localizados antes e depois das singularidades. Com as diferenças de alturas dos piezômetros é possível determinar a perda de carga em cada trecho e assim realizar um estudo sobre a perda de carga singular sobre os diferentes tipos de conexões e compara-la com a encontrada na bibliografia Hidráulica Básica- Rodrigo de melo Porto.
Objetivo
Analisar a perda de carga no aparato experimental que contém diferentes tipos de conexões, a fim de determinar o coeficiente K de cada conexão e compara-la com a encontra na bibliografia.
Fundamentação teórica
3.1 - Fórmula geral de perda singular
De modo geral, as perdas de carga localizadas, para cada acessório podem ser expressas por uma equação do tipo:
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Onde:
K : Constante de singularidade
V: Velocidade
g: Gravidade
A constante K, é um coeficiente adimensional que depende da geometria da conexão, do número de Reynolds, da rugosidade da parede e, em alguns casos das condições do escoamento, como a distribuição de vazão em uma ramificação. Esse coeficiente é determinado experimentalmente, para valores do número de Reynolds acima de , torna-se independe desse.[pic 3]
3.2 – Tipos de singularidades
– Alargamentos e estreitamentos
A mudança de diâmetro em uma linha de tubulações pode ser feita de modo brusco ou gradual, seja por aumento (expansão) ou diminuição (contração) da aera da seção transversal.
Figura 1 - Alargamento
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No alargamento, a perda de carga localizada ocorre pela desaceleração do fluido no trecho entre as seções 1 e 2, de áreas e , respectivamente. Aplicando o teorema da quantidade de movimento e a equação da energia ao fluido limitado entre as seções 1 e 2 e relacionando as suas áreas, temos que a perda de carga, é reproduzida na equação:[pic 5][pic 6]
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Figura 2 - Estreitamento
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No estreitamento, a perda de carga acontece de modo semelhante ao alargamento, o fluido se afasta da fronteira sólida na forma de contração e se expande parar preencher totalmente a seção de jusante. A perda de carga é representada pela equação:
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A seção o, chamada de seção contraída, tem sua área expressa como coeficiente de contração , definido como: [pic 10]
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Associando o coeficiente de singularidade com o coeficiente de contração, temos a expressão:
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Cotovelos e curvas
Conexões utilizadas nas diversas instalações de transporte de água, produzem perdas localizadas devido à mudança de direção do escoamento. Por inercia o fluido tende a continuar seu movimento retilinto, mas é impedido pelas fronteiras da conexão, mudando seu perfil de velocidade. Essa perda depende da rugosidade da parede, do número de Reynolds, da relação entre o raio de curvatura médio e o ângulo de curvatura. Para curvas e cotovelos observados nas figuras 3 e 4, o coeficiente K pode ser determinado, respectivamente:
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