Relatório Laboratório Hidráulica
Por: WalnerFilho • 7/4/2018 • Ensaio • 2.006 Palavras (9 Páginas) • 306 Visualizações
- INTRODUÇÃO E FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Todo fluido, ao se deslocar no interior de uma tubulação, acaba perdendo parte de sua energia. Essa perda de energia é chamada de perda de carga e ocorre principalmente devido ao atrito do fluido com uma camada estacionária do mesmo que fica aderida à parede interna da tubulação.
A perda de carga pode ser dividida em duas classificações de acordo com sua origem: perda de carga distribuída, foco do estudo nesse relatório, que ocorre devido ao atrito do fluido com a parede de uma tubulação num trecho linear e perda de carga singular, causada por singularidades ao longo da tubulação, como válvulas, cotovelos, registros, curvas e etc. No livro Mecânica dos Fluidos, Franco Brunetti definiu a perda de carga distribuída como “ a perda de energia que acontece ao longo de trecho retos, de seção constante, devido ao atrito das próprias partículas do fluido entre si”.
Para calcular a quantidade da perda de carga distribuída, deve-se saber os parâmetros que influenciam a mesma. No Material de Apoio de Hidráulica e Hidrologia, que tem como autor o Prof. Ms. Marcos Fernando Macacari, esses parâmetros são: diâmetro do tubo, comprimento do trecho considerado, rugosidade da tubulação, velocidade do escoamento, massa específica do fluido, viscosidade dinâmica do fluido e tempo de uso da tubulação. Levando em considerações esses parâmetros, têm-se a equação (1) de Darcy-Weisbach para o cálculo de perda de carga distribuída, que será utilizada na discussão dos resultados obtidos.
[pic 1]
Onde:
= perda de carga ao longo do comprimento do tubo (m)[pic 2]
= fator de atrito de Darcy-Weisbach (adimensional)[pic 3]
= comprimento da tubulação (m)[pic 4]
= diâmetro interno do tubo (m)[pic 5]
= velocidade do fluido no interior do tubo (m/s)[pic 6]
= aceleração da gravidade local (m/s²)[pic 7]
Para se encontrar o fator de atrito de Darcy-Weisbach, é necessário calcular o Número de Reynolds e posteriormente localizar o atrito correspondente no diagrama de Moody-Rouse. Equação (2) para o cálculo do Número de Reynolds:
[pic 8]
Onde:
= massa específica do fluido (Kg/m³)[pic 9]
= velocidade do fluido no interior do tubo (m/s)[pic 10]
= diâmetro do tubo (m)[pic 11]
= viscosidade dinâmica do fluido (N.s/m²)[pic 12]
Figura 1 – Diagrama de Moody-Rouse
[pic 13]
Fonte: http://www.ebah.pt/content/ABAAABKIIAB/diagrama-moody-rouse
Para efetivamente calcular a perda de carga nesse experimento, utilizou-se a equação (3) da energia de Bernoulli:
[pic 14]
Como no experimento a altura entre as tomadas de pressão não varia, assim como velocidade dentro de cada escoamento, a equação pode ser simplificada como:
[pic 15]
Onde:
perda de carga (m)[pic 16]
= pressão inicial (Pa)[pic 17]
= pressão final (Pa)[pic 18]
= peso específico do fluido (N/m³)[pic 19]
Outra fórmula utilizada foi a equação (4) da vazão, para o cálculo da velocidade nos escoamentos do experimento.
[pic 20]
Onde:
= vazão (m³/s)[pic 21]
= velocidade (m/s)[pic 22]
= área (m²)[pic 23]
Para encontrar e propagar os erros envolvidos nos dados experimentais, serão utilizadas as equações (4) e (5) para média e desvio padrão respectivamente.
[pic 24]
[pic 25]
O erro envolvido depende do seguinte parâmetro:
- Se o desvio padrão for maior que a precisão do equipamento utilizado, o erro será:
[pic 26]
- Se o desvio padrão for menor ou igual a precisão do equipamento utilizado, o erro será:
[pic 27]
Onde:
= erro[pic 28]
= número de medidas realizadas[pic 29]
= desvio padrão[pic 30]
= precisão do equipamento utilizado[pic 31]
- OBJETIVOS
- Medir a perda de carga distribuída no tubo PVC rígido de ½” que compõe parte da bancada hidráulica;
- Estabelecer a relação entre a velocidade do escoamento e a perda de carga;
- PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Materiais utilizados:
- Trena, com precisão de 0,1m;
- Paquímetro, com precisão de 0,05 mm
- Pressostato 1, com precisão de 0,01 bar
- Pressostado 2, com precisão de 1 mbar
- Medidor de vazão digital, com precisão de 0,1 L/min
- Bancada de hidráulica.
- Mangueiras azuis
O experimento foi realizado utilizando um trecho da tubulação de PVC rígido de ½” na bancada de hidráulica, que se estende do ponto P9 ao ponto P16.
O procedimento em si foi realizado da seguinte forma:
- Verificou-se se todos os registros estavam fechados e abriu-se o registro R1;
- Os registros R6, R12, R17 e R23 foram abertos;
- As mangueiras azuis foram fixadas nas tomadas de pressão do tubo 1/2" de PVC rígido (pontos P9 e P16) e posteriormente acopladas aos pressostatos 1 e 2;
- Ligou-se o disjuntor no painel elétrico. O Led indicando “energizado” acendeu;
- Acionou-se a chave Start. Os instrumentos (inversores de frequência e multimedidor se iluminaram);
- Ligou-se a bomba no botão Parte. A seguir ajustou-se a potência da bomba para não ultrapassar a escala do pressostato;
- Anotou-se o valor de pressão no ponto 1, no ponto 2 e a vazão volumétrica no medidor de vazão digital. O procedimento foi repetido 3 vezes com a mesma velocidade, desligando a bomba antes de cada repetição;
- As operações foram repetidas variando a potência da bomba e, portanto, a velocidade do escoamento;
- Anotou-se a distância entre as duas tomadas de pressão com a trena e o diâmetro interno do conduto com o paquímetro (subtraindo a espessura do conduto que é de 2,0mm).
- RESULTADOS E DISCUSSÕES
- Dados Obtidos
Todos os dados coletados foram convertidos para o Sistema Internacional de Unidades.
A seguir tem-se a tabela 1, onde os dados foram obtidos no primeiro escoamento. A valor de vazão foi retirada do medidor de vazão digital, as pressões no ponto 1 e 2 foram obtidas com o pressostato 1 e 2 respectivamente. Com esses dados calculou-se a média e o desvio padrão com as equações (5) e (6), para auxiliar na propagação de erro a seguir.
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