Perdas de Carga Continua e Localizada em Tubulações

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Sempre que um fluido se desloca no interior de uma tubulação ocorre atrito deste fluido com as paredes internas desta tubulação, ocorre também uma turbulência do fluido com ele mesmo, este fenômeno faz com que a pressão que existe no interior da tubulação vá diminuindo gradativamente à medida com que o fluido se desloque, esta diminuição da pressão é conhecida como “Perda de Carga”. (GERNE, 2010)

A perda de carga total é considerada como a soma das perdas. As perdas de carga se classificam em perdas distribuídas e localizadas. A perda de carga distribuída se deve aos efeitos do atrito no escoamento completamente desenvolvido em tubos de seção constante. Já a perda de carga localizada se deve ao fato dos vários acessórios que uma tubulação deve conter como: válvulas, registros, luvas, curvas, etc. No escoamento turbulento não podemos avaliar a queda de pressão analiticamente, devemos recorrer a dados experimentais e utilizar a análise dimensional para correlacioná-los. No escoamento turbulento completamente desenvolvido, a queda de pressão, ∆P, devida ao atrito, num tubo horizontal de área constante, depende do diâmetro do tubo, D, do seu comprimento, L, da sua rugosidade, e, da velocidade média do escoamento,V, da densidade, ρ, e da viscosidade, µ, do fluido. Com isso tem-se a equação de Darcy-Weisback para se calcular o fator de atrito de uma tubulação de seção constante: [pic 3]

Como dito anteriormente, o escoamento num sistema de tubos pode necessitar passar por uma diversidade de acessórios, curvas ou mudanças súbitas de área. Perdas descarga adicionais são encontradas, sobretudo, como resultado da separação do escoamento. A energia é eventualmente dissipada pela mistura violenta nas zonas separadas. Essas perdas serão menores e denominadas perdas localizadas se o sistema consistir em longos trechos de seção constante. As perdas de carga localizadas podem ser expressas como:

[pic 4]

- OBJETIVOS

Analisar a variação de pressão ao longo de uma tubulação de 10 m aplicando velocidades a partir de um medidor de velocidade ultrassónico.

Determinar a perda de carga ao longo da tubulação pelas diferenças de pressões.

Verificar o comportamento das perdas de carga versus vazão graficamente.

- MATERIAIS

Materiais utilizados na prática

1 Bomba KING

1 Manômetro

1 Calha apache

1 Trena de medição

- PROCEDIMENTO

Inicialmente foi apresentado os tipos de rotores de bombas existentes, nos quais estão os de tipo aberto, semiaberto e fechado. Em seguida foram apresentados alguns modelos de bombas centrifugas que se encontravam em uma das bancadas do laboratório, que podem ser vistas na figura 1abaixo. Por meio das bombas foi feita uma analise mais aprofundada, expondo qual tipo de rotor cada bomba possuía, se ela possuía uma flange excêntrica ou concêntrica, o principio de funcionamento delas e as características especificas para cada modelo que se encontrava naquela bancada. Ainda foi demostrado como realmente é uma válvula de pé com crivo e como é o seu funcionamento.

Figura 1 – Bombas centrifugas

[pic 5]

Fonte: Autores

Posteriormente, adotou-se uma instalação de recalque que pode ser vistas na figura 2, para que fossem verificados alguns parâmetros necessários a verificação de grandezas desconhecidas e requeridas a algum momento da pratica.

Figura 2 – Instalação de recalque

[pic 6]

Fonte: Autores

Ao analisar a instalação de recalque demostrada na figura 2, se conheceu os desníveis, como por exemplo, a altura de sucção, altura de recalque, altura geométrica e a manométrica. Ainda pode se verificar valores de pressão através de medidores como vacuômetro e manômetro. Tendo como complemento da estrutura de instalação de recalque, uma calha apache ilustrada pela figura 3, instalada na saída de um reservatório que servia como coletor da água bombeada pelas bombas, a calha apache servia de instrumento para medir a vazão que entrava no reservatório em que as bombas retiravam a água.

Figura 2 – Calha apache

[pic 7]

Fonte: Autores

Para que se soubesse do verdadeiro valor da vazão que estava entrando no mesmo reservatório que as bombas retiravam água, foram realizadas varias leituras diretamente da régua milimétrica que a calha apache possuía, e foram coletadas várias alturas da lamina de água que passava pela mesma.

- Resultados e discussões

Conforme realizada a analise da instalação de recalque demostrada pela figura 2, se conheceu a altura de sucção de valor igual 0,47 m, a altura de recalque que media 0,35, a altura do centro do cano acoplado no segundo tê até o manômetro localizado um pouco acima que media 0,10, com isso foi possível determinar a altura geométrica, que correspondeu a 0,92 m. A tabela 1 abaixo contem todas as ponderações plausíveis de serem comtempladas dentro do procedimento abordado em pratica.

Tabela 1 – Dados medidos e calculados

[pic 8]

Fonte: Autores

A tabela 1 é composta por diversos parâmetros e grandezas mensuráveis de possível determinação. Conhecendo alguns valores da tabela 1, como por exemplo, os valores de pressão, altura da lamina de água na calha e as vazões que saiam da calha observada através da régua milimétrica encontrada no interior da mesma, foi possível determinar a vazão calculada através da equação 1 por meio dos valores de H (cm) mensuradas na calha.

(1)[pic 9]

Por meio das vazões encontradas através da equação 1, sabendo que o cano era de uma polegada que é equivalente a 0,0254m, foi possível encontrar os valores correspondentes as velocidade. Para que a altura manométrica avinhe-se a ser conhecida,