TA 631 – OPERAÇÕES UNITÁRIAS I
Aula 05: 09/03/2012
Cálculo da energia de atrito.
Atrito de parede de fluidos Newtonianos
e não-Newtonianos.
Fator de atrito de Darcy e de Fanning.
Gráfico de Moody.
Gráfico de Dodge-Metzner.
1
Quais são os termos do balanço
de energia mecânica?
2
Energia que entra com o fluido + Energia mecânica
(P1/ρ + v12/2α + Z1) + Weixo
= Energia que sai com o fluido + Calor
= (P2/ρ + v22/2α + Z2) + Ef
We = (P2-P1)/ρ + (v22-v12)/2α + (Z2 – Z1) + Ef
onde: Zi = hi * g
O trabalho mecânico gera uma mudança na Energia de
pressão, na Energia cinética e na Energia potencial do
fluido e libera calor devido ao atrito com o meio.
3
Energia gasta no atrito no escoamento de um
fluido em um tubo horizontal
Perda de
pressão
Ponto 1
Ponto 2
Balanço de Energia Mecânica
Êm1 + We = Êm2 + Êf
Expandindo os termos de Êm:
(Êp1 + Êh1 + Êk1) + We = (Êp2 + Êh2 + Êk2) + Êf
Como:
h1 = h2
v1 = v2
We = 0
Êh1= Êh2
Êk1 = Êk2
ρ = constante
Assim: Êf = Êp2 -Êp1 = (p2–p1)/ρ
Energia de atrito:
Êf = ∆P/ρ
Êf = f(L, vz ,ε, µ, ρ, D)
4
1.CÁLCULO DA ENERGIA DE ATRITO
1.1. Fluidos Newtonianos
1.1.1. Regime Laminar
Em primeiro lugar vamos fazer a análise do escoamento de
um fluido newtoniano viscoso em uma tubulação horizontal
de seção constante.
Fazemos um balanço de forças em um elemento de
volume de raio r dentro do tubo onde o fluido escoa
na direção horizontal z:
Considerações:
R
Regime laminar
r
Fluido incompressível
Não há efeitos terminais
L
5
Para que haja escoamento é necessário aplicar uma força ao
fluido. Geralmente eleva-se a pressão do fluido no ponto inicial
da tubulação usando uma bomba.
P
P-∆P
Figura 1.1. Balanço de forças no equilíbrio em um tubo
6
Figura 1.1.b. Análise de forças na tubulação
Desenvolvimento gradual do perfil de velocidades
do regime laminar e escoamento do fluido.
Direção do
escoamento
R
Pressão
aplicada
L
Comprimento
7
Figura 1.1.c.
Movimento e resistência no elemento de volume
P
σp
σr z
vz(r)
P-∆P
R
vmax
r
L
8
Em estado estacionário:
Força normal= Força de cisalhamento
R
r
∆P*An = ∆ *At
L
Pressão * Área transversal = Tensão * Área longitudinal
[P  (P  dP)]  r2 =  2 r dz
(1.1)
Onde:
P = pressão em um ponto z ao longo da tubulação
P-dP = pressão em um ponto z + dz ao longo da tubulação
r = um ponto entre o centro e a parede, ao longo do raio
 = tensão de cisalhamento
dz = elemento de distância ao longo do comprimento do tubo
9
[P  (P  dP)]  r2 =  2 r dz
(1.1)
dP r  2 dz

(1.2)
dP  2 dz
r
(1.3)
É interessante expressar a perda de carga linear (dP/dz)
em função da tensão de cisalhamento:
dP 2

dz
r
(1.4)
Rearranjando, para expressar
a tensão de cisalhamento
r dP

2 dz
(1.5)
10
A tensão de cisalhamento máxima se dá na parede (p )
quando r=R e pode ser expressa como:
R dP
P 
2 dz
(1.6)
∆P
onde: R= raio do tubo
σp
Considerando o comprimento L :
D
Vz(r)
P D
P 
4L
(1.7)
L
Onde:
∆P= diferença de pressão no comprimento de tubulação L
D = diâmetro da tubulação
11
Substituindo (1.6) em (1.5) tem-se:
R dP
P 
2 dz
r dP

2 dz
R
r
r  2  r
   P P
2 R  R
(1.8)
De acordo com a equação (1.8),
a tensão de cisalhamento varia linearmente
ao longo do raio do tubo, variando desde
zero em r = 0 até um valor máximo na
posição r = R.
L
Como os fluidos newtonianos obedecem à lei de Newton:
 dvz 
   

dr


(1.9)
µ = viscosidade newtoniana
dvz / dr = variação de velocidades ao longo do raio do tubo
12
• No interior de uma tubulação a medida que o raio aumenta, a
velocidade diminui, e por isso dvz/dr é negativo.
• A transferência de impulso é feita da região de maior
concentração de movimento para a de menor concentração.
• No centro do tubo, dvz/dr=0, a tensão de cisalhamento é nula,
 Pr
 dvz 

  

R
 dr 
(1.10)
Rearranjando os termos de (1.10):
P
dvz  
rdr
R
(1.11)
13
Integrando a relação (1.11) entre um ponto r e a parede R:
vz ( r )

0
P
dvz  
rdr

R R
r
Para a integração deve-se observar que trata-se de um
integral indefinida; vz(r) e r não são pontos conhecidos.
Surge, assim, uma constante arbitrária que chamaremos
de C1.
vz (r ) 
 p r
2 R
2
 C1
14
As condições de contorno deste caso são:
(a) r = R  vz = 0
(b) r = r  vz = vz (r)
C1 é obtido da aplicação da condição de contorno
(a) para a qual são conhecidos os valores de vz e
de r.
0
Então:
 p R
2
2 R
 C1
 PR
C1 
2
15
Da substituição de C1 na resultante da integral indefinida,
obtém-se a equação do perfil parabólico de velocidade para
um fluido newtoniano em escoamento laminar.
 Pr  P R
vz (r ) 

R 2
2
2
Rearranjando os termos da equação acima temos:
P
vz ( r ) 
(R2  r 2 )
2 R
(1.12)
16
Por outro lado, a velocidade média pode ser calculada pela
definição:
vA   vdA
(1.13)
A
Ou ainda:
v
 vdA  vdA
A
A

A
 dA
A
Onde:
dA = elemento diferencial de área = 2r dr
17
Integrando (1.13) do centro do tubo (r=0) até a parede (r = R):
R
 v (r )2 rdr
(1.14)
z
v
0
R
 2 rdr
0
Substituindo vz(r), equação (1.12), na expressão acima temos:
 R P
 1
2
2
v  
2 r ( R  r )dr  R
 0 2 R
 2 rdr
(1.15)

0
18
R
 P  R 2

1
3
v 
  rR dr   r dr   R
  R  0
0
  2 rdr
(1.16)

0
 P  R 4 R 4   2
v 



2

R
2
4
2

R



  P  R4  1
v 
  2
  R  4  R
(1.17)
(1.18)
Chegamos a expressão da velocidade média:
PR PD
v

4
8
(1.19)
19
P D
P 
4L
PR PD
v

4
8
(1.7)
(1.19)
Substituindo (1.7) em (1.19) para incluir o termo ∆P:
PD.D
v
4 L.8
(1.20)
Rearranjando (1.20) e dividindo tudo por  :
v .32 L


D2 
P
(1.21)
20
Multiplicando ambos os lados por
P v 2 v .32L v 2
. 
.
2
 2
D  2
v2
2
tem-se que:
(1.22)
Lembrando que o número de Reynolds (Re) para fluidos
Newtonianos em tubulações cilíndricas é definido como:
 vD
Re 

Rearranjando para separar o termo 1/Re da expressão (1.22):
32vL2v 2 

.

2vD
 vD
P
(1.23)
21
Finalmente, chegamos a expressão geral para cálculo da
energia gasta no atrito para fluidos newtonianos em
regime laminar:
∆P 32 L v2
---- = ------------(1.24)
ρ
Re D
16
fF = ----Re
Então:
fF= fator de atrito de Fanning (1.25)
∆P
L 2v2
---- = fF ---- ----ρ
D
Geralmente usa-se o termo Êf para expressar a
energia perdida por atrito por unidade de massa (J/kg)
2
L
2v
----Êf = fF ---D
22
A expressão define o fator de atrito de Fanning (fF) como:
fF =
16
Re
(1.25)
A literatura cita o fator de atrito de Darcy (fD):
fD =
64
(1.26)
Re
Os dois podem ser usados. Porém, na bibliografia recente
tem-se empregado principalmente fF e, por isso, quando se
menciona ao fator de atrito refere-se geralmente à fF.
23
1. CÁLCULO DA ENERGIA DE ATRITO
1.1. Fluidos Newtonianos
1.1.2. Região de transição
O fator de atrito na região de transição, ou seja,
quando 2100< Re< 4000, não pode ser predito,
com o qual deve-se usar a solução gráfica.
No caso de fluidos Newtonianos,emprega-se o Diagrama
de Moody (Figura 1.2). Neste gráfico deve-se destacar
que o fator de atrito é função da rugosidade relativa ( / D).
fF
ε
= f(---- , Re )
D
Segue-se a tradução dos materiais de tubos que estão
escritos em inglês:
24
Materiais de construção do Diagrama de Moody
Em inglês
Em português
Smooth pipes
Drawn tubing
Commercial steel
Wrought iron
Asphalted cast iron
Galvanized iron
Cast iron
Wood stove
Concrete
Tubos lisos
Tubos estirados
Aço comercial
Ferro forjado
Ferro fundido asfaltado
Ferro galvanizado
Ferro fundido
Aduela de madeira
Concreto
Riveted Steel
Aço rebitado
25
Figura 1.2. Diagrama de Moody
f = 16/Re
26
1. CÁLCULO DA ENERGIA DE ATRITO
1.1. Fluidos Newtonianos
1.1.3. Regime turbulento
Quando o regime de escoamento é turbulento, ou seja,
Re> 4000, existem várias maneiras de se obter fF. Existem
algumas equações para tubos lisos e rugosos e solução
gráfica.
a) Equação de Blasius que só é válida para tubos lisos
(2.103 < Re < 105):
fF = 1,28. Re -0,25
(1.27a)
fD = 0,32. Re -0,25
(1.27b)
b) Correlação de von Karman válida para tubos lisos:
1
 4,0log10 Re f F  0, 4
fF
(1.28)


27
c) Equação de Churchill válida para tubos rugosos:
No site do professor Ortega, encontra-se um applet em JAVA
útil para o cálculo de bomba centrífuga para água no qual
aplicou-se a equação de Churchill.
http://www.unicamp.br/fea/ortega/info/cursojava/CalcBomba.htm
28
c) Solução gráfica por meio do Diagrama de
Moody, visto no item anterior.
Os dados necessários são:
•
•
•
•
As propriedades do fluido:
densidade e viscosidade à temperatura de
trabalho;
Velocidade média do fluido:
obtém-se conhecendo (volume/tempo/área);
Diâmetro interno da tubulação;
A rugosidade relativa da tubulação (/D);
no caso do processamento de alimentos e de
instalações sanitárias, usa-se tubo liso, ou seja,
rugosidade igual a zero ( ε =0 ).
29
1.2. Fluidos não-newtonianos
1.2.1. Fluidos lei da potência
1.2.1.1. Regime laminar
Para obter expressões para cálculo do fator de
atrito foram usadas as mesmas considerações da
dedução do item 1.1.
Sabendo que a tensão de cisalhamento para
esses fluidos é definida como:
 dvz 
  k . 

 dr 
n
1.29
30
A variação da velocidade do fluido ao longo do raio se
expressa como a velocidade média de um fluido lei da
potência em um tubo pode ser escrita como:
  P  
vz ( r )  

 2 Lk 
1/ n
 n  ( n 1) / n ( n 1) / n
r


R
 n 1
1.30
Por outro lado, a velocidade média de um fluido lei
da potência em um tubo pode ser escrita como:
  P  1/ n  n 

( n 1) / n

v  
 
R
 2 Lk   3n  1 

1.31
31
Ou ainda:
   P  1/ n  n 

(3n 1) / n

V   
 
R
  2 Lk   3n  1 

(1.32)
Neste caso, a perda de carga por unidade de comprimento
pode ser expressa como:
P 4v k  2  6n 
 1n 

L
D  n 
n
n
(1.33)
A equação (1.33), quando inserida na expressão do fator
de atrito, proporciona uma expressão do tipo:
 4v n k   2  6n    D 
16
f F   1 n  

 
2 
D
n
2

v


 Re LP



(1.34)
32
Onde o número de Reynolds da lei da potência é definido
como:
n
n 2n
 D v    4n 
(1.35)
Re LP   n 1


 8 k   3n  1 
A equação (1.34) é apropriada para o escoamento de fluidos
lei da potência em regime laminar, que ocorre quando a
seguinte desigualdade é satisfeita:
Re LP
2100(4n  2)(5n  3)

  Re LP crítico
2
3(1  3n)
(1.36)
Dados experimentais indicam que a equação (1.34)
superestima o fator de atrito para muitos fluidos lei da potência.
Isso pode ser devido ao escorregamento na parede ou
mudanças nas propriedades reológicas em emulsões e
33
suspensões.
1.2. Fluidos não-newtonianos
1.2.1. Fluidos lei da potência
1.2.1.2. Regime turbulento
O fator de atrito nessa região, para fluidos lei da potência,
pode ser predito pela Equação de Dodge-Metzner. Essa
equação só é válida para tubos lisos.
1
 4 
 0, 4 
(1( n / 2))
   1,2 
  0,75  log10  ReLP  f F
fF  n 
n 
(1.37)
34
Figura 1.3. Diagrama de Dodge-Metzner
35
1.2. Fluidos não-newtonianos
1.2.2. Fluidos plásticos de Bingham
1.2.2.1. Regime laminar
O perfil de velocidades de um fluido plástico de Bingham
pode ser escrito como:
PR 2 
r 2  2 R0 
r 
vz ( r ) 
 1  2  
1   
4 pl L  R  R  R  
(1.38)
para R0 r  R.
O raio crítico (R0), que define o contorno externo do
pistão, pode ser calculado a partir da tensão de
cisalhamento inicial ( ):
 0 2L
R0 
P
(1.39)
36
É interessante levar em consideração que o fluido não
sofrerá tensão de cisalhamento na região empistonada
central, ou seja, quando  < 0 . Então, a função tensão de
cisalhamento será integrada entre a tensão de cisalhamento
inicial (0) e a tensão de cisalhamento na parede (p ).
A perda de carga por unidade de comprimento de fluidos
plásticos de Bingham, cujo modelo reológico é:
   0   pl .
pode ser calculada a partir da vazão volumétrica de uma
maneira similar àquela usada para fluidos pseudoplásticos:
P  8V  pl

L   R 4

1

 

4
1

4
c
/
3

c
/
3


(1.40)
37
Onde c é uma função implícita do fator de atrito e quanto
maior for esse valor, mais difícil será iniciar o escoamento:
 0 4L 0
2 0
c


 p DP f F  v 2
(1.41)
Escrito em termos de velocidade média, a equação (1.40)
torna-se:
P  8v  pl  
1

(1.42)


2 
4
L  D   1  4c / 3  c / 3 
Portanto, o cálculo do fator de atrito fica:
 32v  pl
f F  
2
D


1
1
   D  16  pl 


.

 


4
2 
4
1

4
c
/
3

c
/
3
2

v
Dv


1

4
c
/
3

c
/
3







(1.43)
38
O fator de atrito poderia ser escrito também em termos
do número de Reynolds de Bingham (ReB) e o número
de Hedstrom (He):
fF
1
He
He 4



2
Re B 16 6  Re B  3 f F 3  Re B 8
(1.44)
Onde
He 
D 2 0 
 pl2
(1.45)
Dv 
(1.46)
e
Re 
 pl
39
As equações (1.43) e (1.44) poderiam ser usadas para
estimar fF em estado estacionário no regime laminar,
que ocorre quando se satisfaz a desigualdade:
He  4
1 4
Re B 
1  cc  cc    Re B crítico
8cc  3
3 
(1.47)
onde cc é o valor crítico de c definido como:
cc
1  cc 
3
He

16800
(1.48)
cc varia de 0 a 1 e o valor crítico do número de
Reynolds de Bingham aumenta com o número de
Hedstrom.
40
1.2. Fluidos não-newtonianos
1.2.2. Fluidos plásticos de Bingham
1.2.2.2. Regime turbulento
O fator de atrito para escoamento em regime
turbulento de um fluido plástico de Bingham
pode ser considerado um caso especial de um
fluido Herschel-Bulkley e pode-se usar a
seguinte relação:


1
 4,53log10 (1  c)  4,53log10  Re B  f F  2,3
fF
(1.49)
41
Com o aumento dos valores de tensão de
cisalhamento inicial, o fator de atrito aumenta
significativamente.
Neste caso, quando a perda de carga é muito alta,
c poderia ser muito pequeno, nesse caso a
equação (1.49) se simplifica, ela ficaria da seguinte
forma:


1
 4,53log10  Re B  f F  2,3
fF
(1.50)
42
1.2. Fluidos não-newtonianos
1.2.3. Fluidos Herschel-Bulkley
1.2.3.1. Regime laminar
A velocidade de um fluido Herschel-Bulkley em
função do raio pode ser descrita como:
2L
vz ( r ) 
P(1  1/ n)k 1/ n
11/ n


11/ n
  Pr


 0 
 p   0 

 2L



(1.51)
A velocidade do pistão se obtém substituindo
r= R0 na equação (1.51).
43
Há duas maneiras de se calcular o fator de
atrito para fluidos do tipo Herschel-Bulkley,
cujo moedelo reológico é:
n
   0  k.
a) Solução numérica
O fator de atrito de Fanning para escoamento
laminar de fluidos Herschel-Bulkley
pode ser calculado a partir das seguintes
relações:
44
16
fF 
 Re LP
(1.52)
Onde:
  1  3n  1  c 
n
1 n
 1  c  2c 1  c 
c2 




 1  3n  1  2n  1  n  
2
n
(1.53)
c pode ser expresso como uma função implícita de ReLP
e uma forma modificada do número de Hedstrom (HeM):
 n  
 2 HeM 
  
1

3
n

 c
2
Re LP
2 n
n
(1.54)
45
Onde:
Re LP
 D n v 2  n    4n 
  n 1
 

8
k
3
n

1




n
(1.35)
e
D  0 
HeM 
 
k k
2
2n
n
(1.55)
Para encontrar fF para fluidos Herschel-Bulkley, c
é determinado através de uma iteração da
equação (1.54) usando a equação (1.53) e o fator
de atrito poderia ser calculado a partir da equação
(1.52).
46
b) Solução gráfica
Existem soluções gráficas que facilitam os
problemas computacionais.
Essas figuras(Figuras 1.6-1.15) indicam o valor
do número de Reynolds crítico a diferentes HeM
para um valor particular de n.
O número de Reynolds crítico é baseado em
princípios teóricos e tem pouca verificação
experimental.
47
Figura 1.6. fF para fluido Herschel-Bulkley com n= 0,1.
48
Figura 1.7. fF para fluido Herschel-Bulkley com n= 0,2.
49
Figura 1.8. fF para fluido Herschel-Bulkley com n= 0,3.
50
Figura 1.9. fF para fluido Herschel-Bulkley com n= 0,4.
51
Figura 1.10. fF para fluido Herschel-Bulkley com n= 0,5.
52
Figura 1.11. fF para fluido Herschel-Bulkley com n= 0,6.
53
Figura 1.12. fF para fluido Herschel-Bulkley com n= 0,7.
54
Figura 1.13. fF para fluido Herschel-Bulkley com n= 0,8.
55
Figura 1.14. fF para fluido Herschel-Bulkley com n= 0,9.
56
Figura 1.15. fF para fluido Herschel-Bulkley com n= 1,0.
57
1.2. Fluidos não-newtonianos
1.2.3. Fluidos Herschel-Bulkley
1.2.3.2. Regime turbulento
Utilizam-se as soluções gráficas vistas no
item anterior.
58
Recordando outras soluções gráficas:
- Fluido Newtoniano, Diagrama de Moody
- Pseudoplásticos, Gráfico de DodgeMetzner
As equações são úteis para:
desenvolvimento de modelos computacionais
para aplicações diversas cuja solução gráfica
não esteja pronta!
59
RESUMO DA AULA:
Como calcular o fator de atrito para cada caso?
1. Fluidos Newtonianos
1.1. Regime laminar
16
fF = ----Re
Êf =
L 2v2
fF -------D
ε
fF = f(---, Re )
1.2. Região de transição
D
Diagrama de Moody
60
1. Fluidos Newtonianos
a) Equação de Blasius
válida para tubos lisos
(2.103 < Re < 105):
fF = 1,28. Re -0,25
1.3. Regime turbulento
fD = 0,32. Re -0,25
b) Correlação de von Karman
3 modos de se obter fF
válida para tubos lisos:


1
 4,0log10 Re f F  0, 4
fF
c) Diagrama de Moody
61
2. Fluidos Não-newtonianos
2.1. Fluidos Lei da Potência
Re LP
 D n v 2  n    4n 
  n 1


8
k
3
n

1



n
Fluido Lei da potência em regime laminar satifaz
a desigualdade:
Re LP
2100(4n  2)(5n  3)

  Re LP crítico
2
3(1  3n)
2.1.1. Regime laminar
 4v n k   2  6n    D  16
f F   1 n  

 
2 
 D   n    2  v  Re LP
62
2.1. Fluidos não-newtoniano Lei da Potência
2.1.2. Regime turbulento
Equação de Dodge-Metzner
válida para tubos lisos
1
 4 
 0, 4 
(1( n / 2))
   1,2 
  0,75  log10  ReLP  f F
fF  n 
n 
Diagrama de Dodge-Metzner
63
2. Fluidos Não-newtonianos
2.2. Plástico de Bingham
2.2.1. Regime laminar
 32v  pl  
1
1
   D  16 pl 

f F  

.

 


2
4
2 
4
D
1

4
c
/
3

c
/
3
2

v
Dv


1

4
c
/
3

c
/
3
 





Ou, o fator de atrito poderia ser escrito também em termos do número de
Reynolds de Bingham (ReB) e o número de Hedstrom (He):
fF
1
He
He 4



2
Re B 16 6  Re B  3 f F 3  Re B 8
He 
D 2 0 
 pl2
Fluido Plástico de Bingham em regime laminar satifaz a desigualdade:
He  4
1 4
Re B 
1  cc  cc    Re B crítico
8cc  3
3 
cc
1  cc 
3
He

16800
64
2.2. Plástico de Bingham
2.2.2. Regime turbulento


1
 4,53log10 (1  c)  4,53log10  Re B  f F  2,3
fF
Quando a perda de carga é muito alta, c (τ0/τp)
pode ser muito pequeno e nesse caso a equação
acima se simplifica:


1
 4,53log10  Re B  f F  2,3
fF
65
2. Fluidos Não-newtonianos
2.3. Fluido Herschel-Bulkley
2.3.1. Regime laminar:
a) Solução Numérica:
16
fF 
 Re LP
2 modos
 n  
 2 HeM 
  
 1  3n   c 
2
Re LP
HeM é Hedstrom modificado
  1  3n  1  c 
n
cálculos iterativos
1 n
HeM 
D  0 
 
k k
2
2 n
n
2n
n
 1  c  2c 1  c 
c2 




 1  3n  1  2n  1  n  
b) Solução Gráfica:
diferentes HeM e n específico
2
n
figuras Re crítico,
66
2.3.2. Regime turbulento: solução gráfica
Exemplo de gráfico
Figura 1.10. fF para fluido Herschel-Bulkley com n= 0,5.
67
Fanning
Ou Darcy
Onde:
64
fD = ----Re
REGIME LAMINAR
FLUIDOS NEWTONIANOS
 vD

Diagrama de Moody
2100< Re< 4000
TRANSIENTE
Re 
a) Equação de Blasius que só é válida para tubos lisos b) Correlação de von Karman válida para
tubos lisos:
(2.103 < Re < 105):
c) Diagrama de Moody
fF = 0.079. Re -0,25
REGIME TURBULENTO
fD = 0,32. Re -0,25
Onde:
 4v k   2  6n    D 
16
f F   1 n  

 
2 
 D   n    2  v  Re LP
Laminar se a condição abaixo for atendida
n
FLUIDO NÃO NEWTONIANO
REGIME LAMINAR
LEI DA POTÊNCIA
REGIME TURBULENTO
 D n v 2  n    4n 
Re LP   n 1


 8 k   3n  1 
onde c:
FLUIDO NÃO NEWTONIANO
PLÁSTICOS DE BINGHAM
c
 0 4L 0
2 0


 p DP f F  v 2

FLUIDO NÃO NEWTONIANO
FLUIDOS HERSCHEL BULKLEY
REGIME TURBULENTO
1 n
Verificar se é laminar com:
f
1
He
He 4
 F 

2
3
Re B 16 6  Re B  3 f F  Re B 8
He 

Re B 
He  4
1 4
1  cc  cc    Re B crítico
8cc  3
3 
Onde:
D 2 0 

2
pl
Re 
Dv 
cc
1  cc 
3
 pl
Quando perda de carga muito alta e C ser
muito pequeno então:

He
16800


1
 4,53log10  Re B  f F  2,3
fF
Para encontrar c e ψ, fazer a interação entre Onde:
essas 2 últimas equações:
n
 D n v 2  n    4n 
Re LP   n 1
 

8
k
3
n

1


 
2 n
 n  
Re LP  2 HeM 
  
 1  3n   c 
2
Onde:
n
Ou
onde:
16
fF 
 Re LP
  1  3n  1  c 
2100(4n  2)(5n  3)
  Re LP crítico
3(1  3n)2
Ou Diagrama de DODGE METZNER
1
 4,53log10 (1  c)  4,53log10  Re B  f F  2,3
fF
REGIME TURBULENTO
REGIME LAMINAR
Re LP 
1
 4 
 0, 4 
  0,75  log10  ReLP  f F (1( n / 2))    1,2 
fF  n 
n 
 32v  pl  
1
1
   D  16  pl 

f F  

.

 

2
4
2 
4
 D   1  4c / 3  c / 3    2  v  Dv    1  4c / 3  c / 3 
REGIME LAMINAR
n
 1  c 
2c 1  c 
c2 




1

3
n
1

2
n
1
 n  






2
uso do gráfico fF para fluido Herschel-Bulkley
onde o valor do número de Reynolds crítico a
diferentes HeM para um valor particular de n.
n
n
HeM 
D2    0 
 
k k
2n
n
Ou uso do gráfico fF para fluido
Herschel-Bulkley onde o valor do
número de Reynolds crítico a
diferentes HeM para um valor
particular de n.
68