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04-PERD-CARGA


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Description 

Perda de carga




Máquinas de Fluxo


Perda de carga


Christian Kohler



1 2




Perda de carga Perda de carga

Escoamento (interno e externo) reais sofrem de A perda de carga total é igual ao soma das
perda de carga ao longo do percurso perdas de cargas localizadas (hLK) mais as
perdas de cargas distribuídas (hLD)
Motivos para perda de carga são:
Perda distribuída: parede de tubo, leito de
Fricção (devido ao rugosidade das superfícies) correnteza
Atração molecular no próprio fluido
Mudanças de diâmetro Perda localizada: acessórios como válvulas,
curvas, instrumentos de medição
Mudanças de direção

3 4
Perda de carga Perda de carga

Perda distribuída Para analisar a perda de carga olhamos o balanço
energético num escoamento:
Depende
do comprimento
do diâmetro
da rugosidade da superfície v v
da viscosidade e da densidade do fluido
da velocidade do escoamento onde v é a velocidade média do escoamento

5 6




Perda de carga Perda de carga

Sem transferência de calor a perda de carga é Por um escoamento com fluxo continuo com
equivalente ao aumento da energia interna áreas de seção constante fica v1 = v2:




v v
e para um tubo horizontal:

v v


7 8
Perda de carga Perda de carga

Para fluxo laminar (perfil de velocidade Para fluxo turbulento uma análise dimensional
parabólico) sabemos: dar:

v v
D v v
ou:
inserindo na equação da perda de carga dar:

v v v

9 10




Perda de carga Perda de carga

De experimentos foi descoberto que e O fator f é determinado em experimento e foi
inserindo uma constante fica: apresentado primeira vez por Moody (diagrama
de Moody)

Para o caso do fluxo laminar o fator depende
v apenas do número de Reynolds:
Substituindo F para um fator f fica:


v (equação de Darcy-Weisbach)

11 12
Perda de carga Perda de carga

Na zona laminar fator de atrito f é
independente da rugosidade /D e
inversamente proporcional ao número de Re

Na zona de transição:
• o fator de atrito apresenta aumentos bruscos
• para um determinado Re o fator de atrito f diminui
conforme a rugosidade relativa /D diminui
• Para uma determinada rugosidade relativa /D o
fator de atrito f diminui ao aumentar o Re até
alcançar a região inteiramente rugosa
13 14




Perda de carga Perda de carga
conforme diminui a rugosidade relativa /D o valor do Re no Material Rugosidade absoluta (mm)
qual inicia a região plenamente turbulenta começa a Aço comercial novo 0,045
aumentar
Aço laminado novo 0,04 a 0,1
Aço soldado novo 0,05 a 0,1
Dentro da zona inteiramente rugosa: Aço soldado limpo, usado 0,15 a 0,2
Para uma determinada rugosidade relativa /D, o Aço soldado moderadamente 0,4
fator de atrito f, se mantém praticamente como oxidado
um valor constante independente do Re Aço soldado revestido de cimento 0,1
centrifugado
Aço laminado revestido de asfalto 0,05
Aço rebitado novo 1a3
Aço rebitado em uso 6
Aço galvanizado, com costura 0,15
15 16
Perda de carga Perda de carga
Material Rugosidade absoluta (mm) Material Rugosidade absoluta (mm)
Aço galvanizado, sem costura 0,06 Concreto centrifugado novo 0,16
Ferro forjado 0,05 Concreto armado liso, vários anos 0,2 a 0,3
Ferro fundido novo 0,25 a 0,5 de uso
Ferro fundido com leve oxidação 0,3 Concreto com acabamento normal 1a3
Ferro fundido velho 3a5 Concreto protendido Freyssinet 0,04
Ferro fundido centrifugado 0,05 Cobre, latão, aço revestido de 0,0015
epóxi, PVC, plásticos em geral,
Ferro fundido em uso com cimento 0,1
tubos extrudados
centrifugado
Ferro fundido com revestimento 0,12
A rugosidade absoluta é normalmente determinado através de um
asfáltico
ensaio hidráulico. Seguinte Farshad 2006 é possível utilizar
Ferro fundido oxidado 1 a 1,5 também o valor Rzd (rugosidade pico, média) medido por um
Cimento amianto novo 0,025 rugosimetro.
17 18




Perda de carga Perda de carga

Para evitar a necessidade do uso de métodos Uma forma aproximada da equação de
gráficos na obtenção de para escoamentos Colebrook é dada pela expressão obtida por
turbulentos, diversas expressões matemáticas Haaland, e neste caso é explícita para e permite
foram criadas por ajuste de dados experimentais o cálculo sem ouso de iterações
A expressão mais usual é a de Colebrook
log

A equação acima é uma equação transcendente implícita em ,
onde o valor do fator de atrito é obtido através de sucessivas
iterações. Estima-se um valor para no lado direito e após
algumas iterações verifica-se a convergência
19 20
Perda de carga Perda de carga

Para escoamentos turbulentos em tubos lisos Cargas localizadas
pode-se utilizar as expressões fornecidas por Cada um dos elementos acessórios numa
Blasius e a de Drew Kooe McAdams tubulação produz uma dissipação de energia
...

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