A Mecanica dos Fluidos

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[pic 9]

2.1. Perda de Carga Localizada

Este tipo de perda de carga é causado pelos acessórios de canalização isto é, as diversas peças necessárias para a montagem da tubulação e para o controle do fluxo do escoamento, que provocam variação brusca da velocidade, em módulo ou direção, intensificando a perda de energia nos pontos onde estão localizadas.

Para expressar, matematicamente, essa perda tem o coeficiente de perda ou coeficiente de resistência (KL), é um valor determinado experimentalmente pelo fabricante dos componentes. Assim, a perda de carga localizada pode ser calculada pela equação:

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Considerando a equação da continuidade:

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Onde Q é a vazão volumétrica, V é a velocidade média do escoamento e A área da secção transversal determinada por:

[pic 12]

Substituindo a equação 2 na equação 1, temos:

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Considerando:

[pic 14]

[pic 15]

Temos então:

[pic 16]

2.2 Perdas de carga distribuídas

A parede dos dutos retilíneos causa uma perda de pressão distribuída ao longo do comprimento do tubo juntamente com as características do fluido (densidade e viscosidade), fazendo com que a pressão total vá diminuindo gradativamente ao longo do comprimento.

Através da formula de Darcy-Weissbach em combinação o ábaco de Moody pode-se obter uma maneira de calcular essa perda de carga distribuída.

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Onde é perda de carga (m), é fator de atrito, L comprimento total da tubulação (m), g aceleração da gravidade. [pic 18][pic 19]

2.2.1 Fator de atrito

O fator de atrito (f), também é algumas vezes conhecido como “Coeficiente de Perda de Carga Distribuída”. O fator de atrito, pode ser determinado através de equações matemáticas, as quais são função do “Número de Reynolds” (Re):

[pic 20]

Sendo:

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Onde V é a velocidade média do escoamento, D é o diâmetro de tubo e v é a viscosidade cinemática do fluido

2.2.2 Rugosidade dos tubos

O acabamento superficial da parede interna dos tubos e dutos, de maneira geral, apresenta irregularidades provocadas por sulcos ou marcas deixadas pelos diversos processos de fabricação, e o seu conhecimento é importante, pois influencia diretamente no escoamento, interferindo no valor da perda de carga distribuída.

A rugosidade superficial, representada pela letra e ou k é uma dimensão linear que depende do tipo de acabamento superficial utilizado no processo de fabricação como usinagem, fundição, retificação, conformação e outros.

3 DESENVOLVIMENTO

3.1 Procedimento Experimental

3.1.1 Determinação do coeficiente de perda do registro esfera totalmente aberto

Para realizar o teste a seguinte sequência foi feita: os registros RMF-2,RD-3,RG- 4,RB-5,RG-16 são fechados e o RD-14 é instalado na saída do rotâmetro, os registros RE- 1,RG-15,RG-17 e RG-18 são abertos, os registro de conexão da entrada do tubo e da saída do tubo com o manômetro diferencial são abertos e os outros registros que conectam os demais componentes do manômetros são fechados. A bomba é acionada e lentamente o RD-14 é aberto fazendo a vazão variar. Para cada abertura foi feito a leitura do manômetro e do rotâmetro.

A partir dos dados de Q e ∆H, foi preenchida a folha de testes e calculou-se os valores de que podem ser determinados pela expressão:[pic 22]

[pic 23]

Determinou-se o valor do médio: , onde N = número de medidas realizadas.[pic 24][pic 25]

Determinou-se os valores de desvio absoluto (DA), relativo (DR) e percentual (DP).

3.1.2 Determinar o valor do coeficiente de perda do cotovelo de 90º

Para a realização deste teste foram feitas a seguinte sequência, o registro RE-1,RMF- 2,RD-3,RB-5,RG-16 foram fechados e o RD-14 foi instalado na saída do rotâmetro. Em seguida, os registros RG-4,RG-15,RG-17 e o RG-18 foram abertos. Os registros de conexão da entrada do 1º cotovelo de 90º e da saída do ultimo cotovelo de 90º com o manômetro 7 diferencial e os outros registros que conectam os demais componentes com o manômetro foram fechados. A bomba foi acionada e o RD-14 foi aberto lentamente fazendo a vazão variar. Para cada abertura de um registro, a leitura do rotâmetro e do manômetro foram feitas.

Calculou-se o valor da perda para cada cotovelo, uma vez que a bancada apresentava 44 cotovelos. Então temos:

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Com os dados obtidos de Q e ∆H, foi preenchida a folha de testes e calculou-se os valores de que podem ser determinados pela expressão:[pic 27]

[pic 28]

Foi determinado o valor do médio: , onde N = número de medidas realizadas.[pic 29][pic 30]

Determinou-se os valores de desvio absoluto (DA), relativo (DR) e percentual (DP).

3.1.3 Determinação do fator de atrito do tubo reto

Para realizar o teste a seguinte sequência foi feita: os registros RMF-2,RD-3,RG- 4,RB-5,RG-16 são fechados e o RD-14 é instalado na saída do rotâmetro, os registros RE- 1,RG-15,RG-17 e RG-18 são abertos. Os registros de conexão de entrada e saída estavam conectados a seus respectivos ângulos e os outros registros que conectam os demais componentes com o manômetro foram fechados. A bomba foi acionada