Perda de carga

hidraulica

1. Perda de Carga e Comprimento Equivalente Prof : Andre jaques

2. Tubulação O perfeito dimensionamento de uma instalação hidráulica e seus componentes, tais como válvulas e principalmente de bombas hidráulicas depende em muito das dimensões e da correta disposição da tubulação a serem utilizadas. Abordaremos a perda de pressão, conhecida como perda de carga de uma rede hidráulica.

3. Dimensionamento da Tubulação Ao se dimensionar as linhas de sucção e recalque, as considerações relativas ao custo tendem a favorecer as linhas de diâmetro tão pequeno quanto possível. Entretanto, quedas de pressão, ou perda de carga, na linhas de recarga e sucção causam perda de capacidade da bomba e compressor e aumentam a potência necessária. Perdas excessivas nas linhas de sucção, no caso de bombas hidráulicas, podem causar o aparecimento de cavitação, no rotor, e conseqüentemente a perda desta bomba.

4. Comprimento Equivalente (LEQU) Todos os tubos tem um comprimento que medimos em seus trechos retos, este comprimento podemos definir como o comprimento real da instalação, as curvas, válvulas e demais singularidades existentes no sistema também representam uma grande parcela da perda de carga, e representaremos como se ela fosse um tubo reto, e qual seria a perda de carga que ela causaria se ela fosse um tubo reto. Esta representação de uma singularidade como se fosse um tubo reto é conhecida como “Comprimento Equivalente”

5. Exemplo 1 Vamos calcular o comprimento equivalente de uma instalação hidráulica, de um sistema aberto, construída com tubo de aço galvanizado novo, conforme desenho a seguir, que deve transportar uma vazão de água de Q = 2,2 m3/h. Nota: Sistema aberto pode ser exemplificado como aquele em que uma bomba de água transporta água até um outro ponto a outro, como no caso de um reservatório inferior, de um prédio, até outra caixa no topo do prédio.

6. Perda de Carga (∆P) 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 (∆P)”.

7. Desta forma a perda de carga seria uma restrição à passagem do fluxo do fluido dentro da tubulação, esta resistência influenciará diretamente na altura manométrica de uma bomba (H) e sua vazão volumétrica (Q).

8. Velocidade Da mecânica dos fluidos sabemos que quanto maior a velocidade de um fluido dentro de uma tubulação maior será a perda de carga deste fluido. Desta forma podemos concluir que para diminuirmos a perda de carga basta diminuirmos a velocidade do fluido.

9. Mas velocidade menor para mantermos uma mesma vazão volumétrica (Q) será necessário utilizar tubulações de maior diâmetro, o que acarreta em uma instalação de custo mais elevado. A relação entre a vazão volumétrica e a velocidade pode ser escrita como: Vazão Volumétrica = Velocidade x Área interna da tubulação Q = v x A Onde: Q = Vazão volumétrica (m3 / s) V = Velocidade do fluido dentro da tubulação (m / s) A = Área interna do Tubo (m2)

10. Resumindo com velocidades muito grande ocorrerá um aumento da perda de carga (∆P) do sistema, o que acarretará um maior consumo de energia nas bombas e compressores, desta forma quando estivermos dimensionado as tubulações da rede hidráulica ou sistema frigorífico devemos pensar em um projeto que garanta ao mesmo tempo que se possa ter velocidade, para garantira necessária vazão de fluido com uma mínima perda de carga, com o menor custo da instalação.

11. Cálculo da Perda de Carga (∆P) Existem diversas equações que podem ser utilizadas para o calculo da perda de carga no interior de uma tubulação, que são estudados em cursos de “Mecânica dos Fluidos”, em nosso caso adotaremos a equação de DarcyWeissbach ; A perda de Pressão ou perda de carga (∆∆∆∆P) provocada pelo atrito no interior de um tubo cilíndrico, para diversos fluidos homogêneos, como no caso da água, pode ser expresso pela equação de Darcy- Weissbach ;

12. Fator de Fricção (f) O Fator de Fricção (f), também é algumas vezes conhecido como “Fator de Fricção de MoodY ” ou também “Coeficiente de Perda de Carga Distribuída”. O Fator de Fricção (f), pode ser determinado através de equações matemáticas, as quais são função do “Número de Reynolds” (Re) e da “Rugosidade Relativa” , para facilitar os cálculos apresentamos os valores em forma de tabela para alguns tipos de tubulação