MEDIDAS DE PERDA DE CARGA DISTRIBUIDA
1 - OBJETIVO
Consolidar o conceito de perda de carga a partir do cálculo das perdas distribuídas e localizadas em uma
tubulação.
2 - INTRODUÇÃO TEÓRICA
2.1. PERDA DE CARGA
Nas canalizações, qualquer causa perturbadora como o atrito do fluido com as paredes do conduto, um
elemento que venha estabelecer ou elevar a turbulência, mudar a direção ou alterar a velocidade, é responsável
por uma perda de energia. Em conseqüência da inércia e de turbilhonamentos, parte desta energia mecânica
disponível converte-se em calor o qual é dissipado, resultando em uma perda de carga.
A resistência ao escoamento no caso do regime laminar é devida inteiramente à viscosidade. Embora
essa perda de energia seja comumente designada como perda por atrito, não se deve supor que ela seja devida a
uma forma de atrito como a que ocorre com os sólidos. Junto às paredes dos tubos não há movimento do fluido.
A velocidade se eleva de zero até o seu valor máximo junto ao eixo do tubo. Pode-se assim imaginar uma série
de camadas em movimento, com velocidades diferentes e responsáveis pela dissipação de energia.
A equação de Bernoulli foi deduzida para fluidos ideais, de forma que foram desconsiderados os efeitos
de atrito entre as partículas do fluido e entre o fluido e a parede do tubo. Para fluidos reais, a equação de
Bernoulli apresenta um termo adicional que considera as perdas de energia nos escoamentos, denominada
equação de Bernoulli modificada (equação 1).
p1 v12
p
v2

 g.z1  2  2  g.z 2  h t

2

2
Equação 1
O termo adicional ht denominado perda de carga total, é a soma das perdas de carga distribuída h d com a
perda de carga localizada hl:
ht  hd  hl
2.2. PERDA DE CARGA DISTRIBUÍDA
Como as paredes internas das tubulações apresentam rugosidade e o fluido tem uma determinada
viscosidade, ocorrem perdas de energia devido ao atrito entre as camadas de fluido e entre o fluido e a parede do
tubo. Estas perdas são denominadas de perdas de carga distribuídas e podem ser calculadas pela seguinte
equação:
Equação Geral de Darcy Weisbach:
hd  f
L V2
D 2
Equação 2
sendo: f – fator de atrito;
L – comprimento da tubulação;
D – diâmetro interno da tubulação;
V – velocidade média do escoamento.
O fator de atrito f depende do regime de escoamento do fluido.
2.2.1 Regime de Escoamento Laminar
Segundo Hagen e Pouseuille a perda de pressão é dada pela expressão: p 
Organizando os termos da equação de forma que A 
p 
32L
D
2
Q
D
4
D4
D 2
e Q  V.A , temos:
4
p  32
2
128LQ
L
D2
V
h d  32
L .V
D .D
multiplicando a equação por V, temos:
h d  64
L V2 
D 2 .V.D
VD
64 L V 2
, hd 
comparando esta equação com a
Re y D 2

equação 2, concluímos que, para o regime laminar, o fator de atrito é função do número de Reynolds, pela
64
fórmula: f 
Re y
como o número de Reynolds Rey 
2.2.2 Regime de Escoamento Turbulento
No escoamento turbulento não podemos avaliar analiticamente a queda de pressão. Por esta razão
devemos recorrer aos dados experimentais e usar a análise dimensional para correlacioná-los. No escoamento
turbulento plenamente desenvolvido, a queda de pressão devida ao atrito, em um tubo horizontal de seção
constante, depende do comprimento, do diâmetro, da altura, da rugosidade (), da velocidade média, da massa
específica () e da viscosidade do fluido (). Aplicando análise dimensional, obtemos,
 
p
L  
 f 
, , 
2

VD
D
D
 .V

substituindo na equação de h, temos:
hd
L  

 f  Re y, , 
2
D D
V

através da experiência e adequando os dados obtidos pode-se chegar à seguinte expressão:
L V2 

f  Re y, 
D 2 
D
Baseados nesta teoria realizaram-se trabalhos experimentais, variando-se o número de Reynolds e a
hd 
 D , para se obter valores de fator de atrito. O primeiro gráfico foi desenvolvido por
rugosidade relativa 
Nikuradse e mais tarde aperfeiçoado por Moody.
Posteriormente foram desenvolvidas teorias para calcular o fator de atrito como função do número de
Reynolds, a partir de diferentes equacionamentos. Neste caso apresentaremos uma equação geral desenvolvida
por Colebrook-White e muito utilizada no estudo de Mecânica dos Fluidos:
Colebrook-White
 
2,51
 2 log


3
,
7
D
f
Re y f

1




3 – PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Objetivo Específico: Determinar as perdas de carga distribuída e localizada em um tubo galvanizado,
um tubo de PVC, uma redução, um registro gaveta e uma válvula de retenção tipo portinhola, um registro de
pressão e uma contração brusca.
3.1 – PERDA DE CARGA DISTRIBUÍDA
O procedimento é executado de acordo com o esquema da figura a seguir. Aciona-se a bomba e se abre
a válvula iniciando o escoamento de água. No manômetro diferencial determina-se a queda de pressão nas
tomadas de pressão dos tubos (galvanizado e PVC). Ao mesmo tempo mede-se o volume na caixa d’água
graduada e o tempo necessário para preencher este volume.
Com as quedas de pressão e as vazões medidas, substituídas na equação 2, pode-se determinar o fator de
atrito de cada tubo para cada n° de Reynolds. Utilizando-se o diagrama de Moody pode-se então se comparar os
valores esperados pela teoria com os valores experimentais.
EXPERIÊNCIA DE MEDIDAS DE PERDA DE CARGA DISTRIBUIDA
Dia: ______/______/______
TUBO DE PVC
H (mmHg)
1
2
3
4
5
6
7
8
Volume (l)
Tempo (s)
TUBO GALVANIZADO
H (mmHg)
1
2
3
4
5
6
7
8
CÁLCULOS -
Volume (l)
Tempo (s)
RESULTADOS
Tubo de PVC
P
VAZÃO
f
Re
f
Re
1
2
3
4
5
6
7
8
Tubo galvanizado
P
1
2
3
4
5
6
7
8
VAZÃO
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