Perda de Carga

...

Os parâmetros utilizados e seus respectivos valores são apresentados na Tabela 2.

Tabela 2- Constantes utilizadas no processo

Parâmetro

Valor

L (m)

0,5

D (m)

0,0381

ρ (kg/m³)

1000

μ (Pa.s)

0,001

g (m²/s)

9,81

(kg)[pic 1]

29,6

e (m)

0,0000015

2.2.2 Memorial de Cálculo

Seguindo a Equação de Bernoulli, Equação 1, tendo como hipótese líquido incompressível, e desprezando, neste caso, os termos e já que não há bomba ou diferença de altura no volume de controle é possível calcular a perda de carga na tubulação no volume de controle definido (Equação 2).[pic 2][pic 3]

[pic 4]

[pic 5]

Para o cálculo da perda de carga no acessório, foi utilizada a Equação 3 apresentada abaixo.

[pic 6]

Os cálculos foram realizados através do recurso de planilhas Microsoft Excel. Para cálculo da vazão volumétrica, Equação 4, foram obtidos experimentalmente a massa de água e o tempo de enchimento do reservatório. As medidas foram feitas em duplicata, obtendo dessa forma valores com menor índice de erros, e calculou-se então uma vazão média utilizada nos cálculos seguintes.

[pic 7]

Após a obtenção da vazão volumétrica, foi possível calcular a velocidade a partirdaEquação 5.

[pic 8]

Conhecendo-se a velocidade e a perda de carga, o número de Reynolds e o fator de Darcy podem ser obtidos pela Equação 6 e 7, respectivamente.

[pic 9]

[pic 10]

O cálculo do coeficiente experimental de perda de carga no acessório foi feito a partir da equação 8.

[pic 11]

Para obtençaodo fator de Darcy teórico, foi consultado o ábaco de Moody (Anexo I), entrando com os valores deReynolds já calculados, e com o parâmetro de rugosidade relativa (e / D), onde o valor da rugosidade absoluta foi pesquisado em literatura sabendo que o material da tubulação da linha 1 é cobre.

Deste modo, utilizou-se a Equação 9 para determinar a perda de carga teórica da tubulação.

[pic 12]

Por fim, consultou-se o Anexo II para a obtenção do valor da distância equivalnte do acessório, neste caso uma vávula gaveta aberta.Deste modo, como mostra a Equação 10, foi feito o cálculopara determinação da perda de carga teórica do acessório.

[pic 13]

Após o cálculo deste valor, é possivel obter para cada velocidade o valor teórico do coeficiente de perda de carga (k), de acordo com a Equação 8, já citada.

- Procedimento Experimental

Para a realização do experimento na linha 1do laboratório de mecânica dos fluidos, adotou-se um volume de controleque possibilitasse o cálculo de perda de carga na tubulação, trechos 1-2, 2-3, 5-6 e 6-7, e no acessório, trecho 3-5, representados na Figura 1.

Mediu-seentão as distâncias de cada trecho, a massa do tanque vazio (mi), e foi definida a frequência de operação da bomba (1100 rpm).

A válvula gaveta presente ao final da linha foi aberta gradualmente ao longo do experimentoa fim de se obter diferentes vazões. Aguardando um período para que o sistema atingisse o estado estacionário, foram feitas as leituras da altura de coluna d’água no piezômetro, Figura 2, sendo adotada a diferença de pressão para cada trecho da tubulação. Ou seja, a diferença entre a altura da segunda e da primeira coluna, representa a diferença de pressão no trecho 1-2, e assim por diante.

Depois de realizada a medida para cada trecho, desviou-se o fluxo de água para o tanque e foi cronometrado o tempo (t) necessário para que o mesmo fosse preenchidoaté a marca vermelha pré-determinada. Em seguida, pesou-se o tanque, para realizar o cálculo da vazão (Q).Por fim abriu-se a válvula para que o tanque fosse esvaziado, possibilitando assim a repetição do procedimento. Realizou-se o experimento para oito vazões distintas, sempre em duplicata.

- Resultados e Discussões

A vazão volumétrica e velocidade do fluido foram obtidas através da obtenção de dados experimentais e utilização das Equações 4 e 5, e são apresentados na Tabela 3.

Tabela 3 –Valores obtidos experimentalmente de vazão volumétrica e velocidade.

Qmédia (m3/h)

v(m/s)

1,64

0,40

2,29

0,56

3,61

0,88

4,98

1,21

6,17

1,50

7,00

1,71

7,30

1,78

7,75

1,89

4.1 Análise de perda de carga na tubulação e ábaco de Moody

Os dados experimentais obtidos através da leitura do piezômetro e os valores de perda de carga experimentais e teóricos,