hidráulica aplicada -escoamento em condutos forçados ii

Escoamento em condutos forçados PROFESSOR CLEBER ALBUQUERQUE

(PARTE 2)

Perda de Carga LocalizadaAdicionalmente às perdas de cargas contínuas, temos as perdas de cargas chamadas “localizadas”, causadas por:

CurvasJunçõesVálvulasMedidores...

Importante! A PERDA DE CARGA LOCALIZADA É CONSIDERADA “INSIGNIFICANTE” PARA TUBULAÇÕES MUITO LONGAS.

EM INSTALAÇÕES PREDIAIS, A PERDA DE CARGA LOCALIZADA É MAIS IMPORTANTE QUE A CONTÍNUA PELA GRANDE QUANTIDADE DE CONEXÕES E APARELHOS.

PERDA DE CARGA LOCALIZADA

Fórmula de Colebrook & White Os valores de K geralmente são obtidos experimentalmente e aparecem como valores “constantes” para uma mesma peça e nº Rey > 500000:

PEÇA K PEÇA K

Ampliação gradual 0,30 Pequena derivação 0,03

Comporta aberta 1,00 Redução gradual 0,15*

Controlador de vazão 2,50 Saída de canalização 1,00

Cotovelo de 45° 0,40 T de passagem direta 0,60

Cotovelo de 90° 0,90 T de saída bilateral 1,80

Crivo 0,75 T de saída de lado 1,30

Curva de 22,5° 0,10 Válvula borboleta aberta 0,30

Curva de 45° 0,20 Válvula de ângulo aberta 5,00

Curva de 90° 0,40 Válvula de gaveta aberta 0,20

Entrada de borda 1,00 Válvula de pé 1,75

Entrada normal 0,50 Válvula de retenção 2,50

Junção 0,40 Válvula globo aberta 10,00

Medidor venturi 2,50**

*relativo à maior velocidade** relativo à velocidade na tubulação

Exemplo Uma tubulação de 9km de comprimento, 300mm de diâmetro e 0,03mm de rugosidade média, conduz água do reservatório R1, para o reservatório R2, cujos níveis de água estão 235,00m 100,00m acima do datum. Calcular a vazão escoada, admitindo os níveis de água nos reservatórios constantes e a viscosidade da água igual a 1,13 x 10-6 m²/s. admita a ocorrência das seguintes peças e aparelhos na tubulação que interliga os reservatórios:

- 8 curvas 90°

- 4 curvas 45°

- 1 válvula borboleta

- 1 entrada de borda

- 1 saída de canalização.

LEMBRETE! Passos a serem seguidos para o método iterativo:

1) admitir perda de carga contínua igual a perda de carga total;

2) calcular a velocidade U

3) Calcular a perda de carga localizada com o valor de U encontrado

4) calcular perda de carga localizada mais perda de carga contínua

5) se for diferente da perda de carga total este somatório, subtrair a perda de carga localizada do total e retornar ao cálculo da velocidade U (passo 2)

Pré dimensionamento das tubulações

Importância:

a velocidade de escoamento do líquido influencia na deposição de sedimentos;

incrustações provocam retenção de ar nas tubulações e aumentam a perda de carga

uma rede mal dimensionada pode provocar fenômenos de cavitação e golpe de aríete, provocando ruído, vibrações e choques que danificam mais as instalações

* PELA NBR 5626/98 UMA INSTALAÇÃO HIDRÁULICA PREDIAL DEVE TER Umáx = 3,0m/s

CONDUTOS EQUIVALENTES Importante: um conduto é equivante a outro(s) quando transporta a mesma vazão sob a mesma perda de carga.

Informações adicionais O método de tubos equivalentes é utilizado para facilitar a análise dos sistemas compostos por diversos tubos em série ou em paralelo.

Um tubo equivalente é um tubo hipotético que produz a mesma perda de carga que dois ou mais tubos em série ou em paralelo para a mesma descarga.

As expressões apresentadas para tubos equivalentes consideram somente as perdas causadas por atrito.

Considere os tubos 1 e 2 apresentados na figura.

Desejamos encontrar um único tubo, E, que seja hidraulicamente equivalente aos tubos 1 e 2 em série. Para que os dois sistemas apresentados na figura sejam equivalentes, desprezando a perda de carga causada pelas expansões e contrações do tubo, devemos ter e

Condutos em série

Condutos em paralelo

Considere o sistema apresentado na figura abaixo.

Imagine que desejamos determinar um único tubo que seja equivalente aos tubos 1 e 2 em paralelo. Os dois sistemas serão equivalentes se e

Exercício Uma adutora interliga dois reservatórios cuja diferença de nível é 15,0m. Esta adutora é composta por dois trechos ligados em série, sendo o primeiro de 1000m de extensão e diâmetro 400mm e o outro com 800m de comprimento e 300mm de diâmetro, ambos os trechos com coeficiente de perda de carga da formula universal de 0,020. desconsiderando as perdas de carga localizadas, pede-se:

A) determinar a vazão escoada; B) calcular a nova vazão se for instalada, paralelamente ao trecho 2, uma tubulação de 900m de comprimento com 250mm de diâmetro e com o mesmo coeficiente de perda de carga (f=0,020).