Aula11PerdadeCarga_20221110165413.pptx

afafs

1. Profª Larissa Steiger Sistemas Fluidomecânicos

2. O que vamos fazer hoje? Perda de Carga distribuída e Localizada Fazer exercícios

3. PERDA DE CARGA Distribuída: Ao longo da tubulação Localizada: Devido a elementos extra como cotovelos, curvas, registros, etc.

4. PERDA DE CARGA Distribuída (primária): ( ) A pressão diminui de forma gradual à medida que o fluido escoa nas seções retas do tubo. O tipo de material e as condições do tubo (novo ou velho) influenciam de forma direta na perda de carga distribuída. Localizadas (secundárias): ( ) Ocorrem devido à presença de acessórios no tubo, como por exemplo: válvulas, medidores, emendas, curvas, cotovelos, conexões, difusores, entre outros. Nesse caso, a pressão é alterada de uma forma muito mais brusca quando comparado às perdas de carga distribuídas.  

5. Então... A perda de carga em uma tubulação é a soma das perdas distribuídas e das perdas localizadas!  

6. O que precisamos lembrar? Escoamento Laminar: Escoamento Turbulento:   apenas devido à viscosidade do fluido . as forças de inércia são elevadas, fazendo com que a rugosidade do tubo tenha uma grande contribuição na perda de carga.   Mas o que é rugosidade ?   Representa o quanto um tubo é “áspero” e depende fortemente do material em que ele é fabricado, do seu desgaste e envelhecimento.

7. Rugosidade Relativa   É ainda mais comum utilizar a rugosidade relativa para fazer os cálculos de perda de carga distribuída. A rugosidade relativa é a razão entre a rugosidade absoluta e o diâmetro da tubulação.  

8. Perda de carga distribuída   Equação Universal ( Darcy- Weisbach ) é o coeficiente de atrito, adimensional; é o comprimento do tubo, medido em é o diâmetro do tubo, medido em ; é a velocidade média do fluido, medida em [ ]; é a aceleração da gravidade, medida em [ ];  

9. Como encontrar o coeficiente de atrito ?   Escoamento Laminar: Equação de Poiseuille (1840) E se for turbulento ?  

10. Escoamento Turbulento: Existem equações na literatura. Porém, elas são complexas e muitas vezes não são explícitas, resultando em métodos iterativos . Devido à essa dificuldade de calcular o coeficiente de atrito explicitamente por meio de equações, surgiu em 1944 o diagrama de Moody . Como encontrar o coeficiente de atrito ?  

11. O que precisamos para ler o diagrama de Moody ?   Número de Reynolds Rugosidade Relativa    

12. Exemplo    

13. Exemplo 1 Considere um escoamento interno em um tubo de com um fluido de massa específica igual a 𝜌 = 800 [ ] e viscosidade de 𝜇 = 0,82 [ ]. Se o diâmetro da tubulação é igual a 0,25 [ 𝑚 ] e a velocidade do escoamento é 7 [ ], qual é a perda de carga distribuída ao longo dessa tubulação?   Como o escoamento o é interno: Já que 1707,31 < 2000, o escoamento é laminar , então vamos encontrar o coeficiente de atrito através da Equação de Poiseuille :   Agora temos todos os dados necessários para aplicar na Equação Universal de Darcy- Weisbach e obter a perda de carga distribuída na tubulação!      

14. Exemplo 2 Considere um escoamento interno em um tubo recém-fabricado de aço revestido com de comprimento. O fluido tem massa específica igual a 750 [ ] e viscosidade de 0,75 [ ]. Se o diâmetro da tubulação é igual a e a velocidade do escoamento é [ ] , qual é a perda de carga distribuída ao longo dessa tubulação?   Como o escoamento é interno: Já que , o escoamento é turbulento , então vamos encontrar o coeficiente de atrito através do diagrama de Moody . Para utilizar o diagrama, precisamos encontrar a rugosidade relativa do tubo!        

16. Agora temos todos os dados necessários para aplicar na Equação U niversal de Darcy- Weisbach e obter a perda de carga distribuída na tubulação!   Exemplo 2 Considere um escoamento interno em um tubo recém-fabricado de aço revestido com de comprimento. O fluido tem massa específica igual a 750 [ ] e viscosidade de 0,75 [ ]. Se o diâmetro da tubulação é igual a e a velocidade do escoamento é [ ] , qual é a perda de carga distribuída ao longo dessa tubulação?  

17. Perda de Carga Distribuída Método de Hazen -Williams Diâmetro > 50 mm Temperatura ambiente Escoamento Turbulento Água   [ ] é o coeficiente de rugosidade que depende do material da tubulação e de seu estado de conservação.  

18. Exemplo 3 : Água escoa a uma vazão de 0,2 [ ] com temperatura ambiente em um tubo de plástico recém-fabricado de diâmetro igual a 60 [mm]. Sabendo que o tubo tem 5 [m] de comprimento, calcule a perda de carga distribuída nessa tubulação: a) Pela Equação de Hazen -Williams b) Pela Equação Universal   Equação de Hazen -Williams Passos: Primeiro vocês precisam verificar se o escoamento é laminar ou turbulento (lembrem-se o fluido é água, então e ) Se for laminar, não pode aplicar Hazen -Williams Se for turbulento, pode!   DADOS Tubo de PVC novo  

19. Exemplo 3 : Água escoa a uma vazão de 0,2 [ ] com temperatura ambiente em um tubo de plástico recém-fabricado de diâmetro igual a 60 [mm]. Sabendo que o tubo tem 5 [m] de comprimento, calcule a perda de carga distribuída nessa tubulação: a) Pela Equação de Hazen -Williams b) Pela Equação Universal   Laminar ou turbulento? Precisamos da velocidade... Como encontrar? Mas qual é a área?   DADOS Tubo de PVC novo   Então, E finalmente, o Reynolds... TURBULENTO!  

20. Exemplo 3 : Água escoa a uma vazão de 0,2 [ ] com temperatura ambiente em um tubo de plástico recém-fabricado de diâmetro igual a 60 [mm]. Sabendo que o tubo tem 5 [m] de comprimento, calcule a perda de carga distribuída nessa tubulação: a) Pela Equação de Hazen -Williams b) Pela Equação Universal   Equação de Hazen -Williams   DADOS Tubo de PVC novo      

21. Exemplo 3 : Água escoa a uma vazão de 0,2 [ ] com temperatura ambiente em um tubo de plástico recém-fabricado de diâmetro igual a 60 [mm]. Sabendo que o tubo tem 5 [m] de comprimento, calcule a perda de carga distribuída nessa tubulação: a) Pela Equação de Hazen -Williams b) Pela Equação Universal   Equação Universal Como o escoamento é turbulento, é preciso utilizar o Diagrama de Moody Precisamos encontrar a rugosidade absoluta para utilizar o Diagrama de Moody ! O tubo é novo e de PVC... (tubo liso) Então, a rugosidade RELATIVA:  

23. Exemplo 3 : Água escoa a uma vazão de 0,2 [ ] com temperatura ambiente em um tubo de plástico recém-fabricado de diâmetro igual a 60 [mm]. Sabendo que o tubo tem 5 [m] de comprimento, calcule a perda de carga distribuída nessa tubulação: a) Pela Equação de Hazen -Williams b) Pela Equação Universal   Equação Universal   OBSERVAÇÃO: Resultado obtido pela Equação de Hazen -Williams: Resultado obtido pela Equação Universal:  

24. E a Perda de carga localizada?   Devemos somar a perda de carga de cada elemento!

25. Exemplo 4: Calcule a perda de carga localizada em uma tubulação em que o fluido escoa a uma velocidade de . A tubulação é composta por 4 válvulas de gaveta abertas, 3 cotovelos de e 5 cotovelos de            

26. Exemplo 5: Qual é a perda de carga total em uma tubulação recém-fabricada de cobre com 112 m de comprimento e 40 cm de diâmetro. Sabendo que a vazão de água que escoa a temperatura ambiente dentro do tubo é igual a 0,17 [ ] , e que a tubulação possui 2 válvulas de gaveta abertas e 4 cotovelos de 90º.   Primeiro vamos encontrar a perda de carga distribuída... Para isso, precisamos saber se o escoamento é laminar ou turbulento.   Velocidade   Área               TURBULENTO!

27. Exemplo 5: Qual é a perda de carga total em uma tubulação recém-fabricada de cobre com 112 m de comprimento e 40 cm de diâmetro. Sabendo que a vazão de água que escoa a temperatura ambiente dentro do tubo é igual a 0,17 [ ] , e que a tubulação possui 2 válvulas de gaveta abertas e 4 cotovelos de 90º.   Como o escoamento é turbulento, o diâmetro é maior que 50mm, o fluido é água e a temperatura é ambiente, podemos usar a equação de Hazen -Williams !      

28. Exemplo 5: Qual é a perda de carga total em uma tubulação recém-fabricada de cobre com 112 m de comprimento e 40 cm de diâmetro. Sabendo que a vazão de água que escoa a temperatura ambiente dentro do tubo é igual a 0,17 [ ] , e que a tubulação possui 2 válvulas de gaveta abertas e 4 cotovelos de 90º.   Agora vamos encontrar a perda de carga localizada...           A perda de carga TOTAL é:       TAREFA: REFAÇA O EXERCÍCIO UTILIZANDO A EQUAÇÃO UNIVERSAL PARA CALCULAR A PERDA DE CARGA DISTRIBUÍDA!

29. Determine qual a perda de carga total na instalação mostrada na figura abaixo sabendo que a vazão é de 12 L/s e que o diâmetro da tubulação de PVC recém-fabricada (C=140) é de 70 mm. Obs. O fluido é água em regime turbulento e a temperatura ambiente. Acessório Quantidade Captação em Reservatório 1 Cotovelo 90º 2 Cotovelo 45º 2 Válvula Gaveta Aberta 2 Descarga em Reservatório 1 PARA PRATICAR!