cap tulo 6 - perda de carga - determina o de f
TRANSCRIPT
-
7/25/2019 Cap Tulo 6 - Perda de Carga - Determina o de f
1/40
PERDAS DE CARGAS EM
ESCOAMENTOS
Fenmenos de Transporte
Prof. Dr. Salmo Moreira Sidel
-
7/25/2019 Cap Tulo 6 - Perda de Carga - Determina o de f
2/40
Estrutura slida destinada ao transporte de fluidos.
So classificados com relao ao comportamento do
fluido em seu interior:
Condutos livres: Quando o fluido estiver sob pressoatmosfrica (apresenta superfcie livre)
Condutos forados: Quando o fluido estiver totalmente emcontato com as paredes do conduto e!ercendo pressosobre ele.
CONDUTOS HIDRULICOS
-
7/25/2019 Cap Tulo 6 - Perda de Carga - Determina o de f
3/40
Condutos Livres
canais abertos cursos d"#$ua naturais coletores de es$oto
redes de #$uas pluviais.
CONDUTOS HIDRULICOS
Condutos Forados:
condutos de barra$emde $erao de ener$iaeltrica
condutos de adutoras tubula%es industriais instala%es prediais de
#$ua tubula%es de suco e
recal&ue de bombas.
-
7/25/2019 Cap Tulo 6 - Perda de Carga - Determina o de f
4/40
oNmero de Reynolds
REGIME DE ESCOAMENTO
oClassificao '*
+e , -: escoamento laminar/ - 0 +e 0 1: re$io de transio/ +e 2 1: escoamento turbulento.
3 #$ua em condutos circulares.
DvDv==+e
-
7/25/2019 Cap Tulo 6 - Perda de Carga - Determina o de f
5/40
Sempre &ue um l&uido escoa no interior de um tubode um ponto para outro/ 4aver# uma certa perda de
ener$ia denominada perda de presso ou perda decar$a
Esta perda de ener$ia devida ao atrito com as
paredes do tubo e devida 5 viscosidade do l&uido emescoamento.
PERDAS DE CARGAS
-
7/25/2019 Cap Tulo 6 - Perda de Carga - Determina o de f
6/40
6erda de car$a distribuda ou contnua ( ): ocorre ao lon$ode tubos retos/ de seo constante/ devido ao atrito das prprias
partculas do fluido.
6erda de car$a local ou sin$ular ( ): ocorre devido 5 a%espontuais em trec4os curtos da tubulao/ como por e!emplos/devido 5 mudana de direo/ alar$amento bruscos/ v#lvulas/obstru%es parciais/ peas ou cone!%es
PERDAS DE CARGASoClassificao das perdas de cargas
fh
sh
+= sfp hhH n/7
-
7/25/2019 Cap Tulo 6 - Perda de Carga - Determina o de f
7/40
PERDAS DE CARGAS
-
7/25/2019 Cap Tulo 6 - Perda de Carga - Determina o de f
8/40
PERDAS DE CARGAS
-
7/25/2019 Cap Tulo 6 - Perda de Carga - Determina o de f
9/40
RUGOSIDADE
8s condutos apresentam aspere9as (ru$osidade) nas paredesinternas &ue influem na perda de car$a dos escoamentos
' ru$osidade da parede depende do material de fabricao dotubo/ bem como de seu estado de conservao
e modo $eral um tubo usado apresenta ru$osidade maior do&ue um novo.
-
7/25/2019 Cap Tulo 6 - Perda de Carga - Determina o de f
10/40
RUGOSIDADE
3 's perdas de car$as no dependem diretamente de / mas de /D(ru$osidade relativa)
-
7/25/2019 Cap Tulo 6 - Perda de Carga - Determina o de f
11/40
PERDA DE CARGA DISTRIBUDA iretamente proporcional ao comprimento do conduto ;nversamente proporcional ao diovimento turbulento = kdepende do material datubulao.
>ovimento laminar = kno depende do material datubulao.
Formato geral das equaes de perda de carga
-
7/25/2019 Cap Tulo 6 - Perda de Carga - Determina o de f
12/40
PERDA DE CARGA DISTRIBUDA E&uao de ?a9en@Ailliams
'plicao: *odos materiais i
-
7/25/2019 Cap Tulo 6 - Perda de Carga - Determina o de f
13/40
PERDA DE CARGA DISTRIBUDA Galores do coeficiente Cda e&uao de ?a9en@Ailliams.
-
7/25/2019 Cap Tulo 6 - Perda de Carga - Determina o de f
14/40
PERDA DE CARGA DISTRIBUDA E&uao de Hlamant
'plicao: I$ua 5 temperatura ambiente i
-
7/25/2019 Cap Tulo 6 - Perda de Carga - Determina o de f
15/40
PERDA DE CARGA DISTRIBUDA E&uao de arcK@Aeisbac4 ou Lniversal
D
L
g
vfhL
D
Q
g
fh ff
-ou
D -
B
-
- ==
Perda de carga em tubula!" de c"m#r$me%t" c"%&ec$d"
Perda de carga u%$t'r$a
f coeficiente de atrito ou fator de atrito
Dg
vfJ
D
Q
g
fJ
-ou
D -
B
-
- ==
3 Esta e!presso bastante empre$ada/ pois/ pode ser utili9ada no re$imelaminar/ de transio e turbulento/ e ainda v#lida para &ual&uer di
-
7/25/2019 Cap Tulo 6 - Perda de Carga - Determina o de f
16/40
DETERMINA()O DO *ATOR DE ATRITO +,-
Escoamento laminar:
8 fator para escoamento laminar determinado pela e&uao de?a$en@6oiseuille.
Escoamento turbulento
E&uao de ColebrooM@A4ite Ibaco de >oodK E&uao de SNamee@Oain.
+eF1=f
-
7/25/2019 Cap Tulo 6 - Perda de Carga - Determina o de f
17/40
RESIST.NCIA DAS PAREDES INTERNAS DOCONDUTO AO ESCOAMENTO
>esmo em re$ime turbulento 4# a formao de uma pelculalaminar com $rande influPncia sobre o escoamento
Espessura da pelcula laminar ():
f
D
+e
B/C-=
3 decresce com o aumento de +e.
E&. de 6randtl
-
7/25/2019 Cap Tulo 6 - Perda de Carga - Determina o de f
18/40
RELA()O DA ESPESSURA DA PELCULA + -COM A RUGOSIDADE +-
Escoamento turbulento de parede lisa:
(+e)f
1
=
f
-
7/25/2019 Cap Tulo 6 - Perda de Carga - Determina o de f
19/40
RELA()O DA ESPESSURA DA PELCULA + -COM A RUGOSIDADE +-
Escoamento turbulento de parede intermedi#ria:
=
-
7/25/2019 Cap Tulo 6 - Perda de Carga - Determina o de f
20/40
RELA()O DA ESPESSURA DA PELCULA + -COM A RUGOSIDADE +-
Escoamento turbulento de parede ru$osa:
=D
f
fF
-
7/25/2019 Cap Tulo 6 - Perda de Carga - Determina o de f
21/40
DETERMINA()O DO *ATOR DE ATRITO +,-
+epresentao $r#fica def (iMuradse)
-
7/25/2019 Cap Tulo 6 - Perda de Carga - Determina o de f
22/40
DETERMINA()O DO *ATOR DE ATRITO +,-
+e$io ;:
+e$io de escoamento laminar (+e 0 -)
f independe da ru$osidade relativa (R).
+e$io ;;/ ;;;/ ;G:
+e$io de escoamento turbulento (+e 1)
+=
fDf +e
B7/-
E7/Clo$-
7
+e
F1
=f
E&. de ColebrooM@A4ite
-
7/25/2019 Cap Tulo 6 - Perda de Carga - Determina o de f
23/40
DETERMINA()O DO *ATOR DE ATRITO +,-
+e$io ;;:
+e$io de escoamento turbulento de parede lisa ( )
fJ f (+e) e independe da ru$osidade relativa (R).
( ) D/+elo$-7 = ff
E&. de 6randtl
1
3 G#lida para 71+e /1 ! 7F
-
7/25/2019 Cap Tulo 6 - Perda de Carga - Determina o de f
24/40
DETERMINA()O DO *ATOR DE ATRITO +,-
+e$io ;;;:
+e$io de escoamento turbulento de parede intermedi#ria ( )
fJ f (+e/ R).
1F
-
7/25/2019 Cap Tulo 6 - Perda de Carga - Determina o de f
25/40
DETERMINA()O DO *ATOR DE ATRITO +,-
+e$io ;G:
+e$io de escoamento turbulento de parede ru$osa ( )
fJ f (R) e independe de +e.
1
71/7lo$-7
+=Df
E&. de iMuradse
-
7/25/2019 Cap Tulo 6 - Perda de Carga - Determina o de f
26/40
DETERMINA()O DO *ATOR DE ATRITO +,-
-
7/25/2019 Cap Tulo 6 - Perda de Carga - Determina o de f
27/40
DETERMINA()O DO *ATOR DE ATRITO +,-
-
7/25/2019 Cap Tulo 6 - Perda de Carga - Determina o de f
28/40
DETERMINA()O DO *ATOR DE ATRITO +,-
8bter o fator f pela e&uao de Colebroo!"#$ite/ apesar deser implcita/ 4oTe em dia mais conveniente do &ue pelodiagrama de %oody/ pois os computadores permitem obterdiretamente esse coeficiente
evido a dificuldade de obter o fator de atrito analiticamente apartir da e&uao de ColebrooM@A4ite/ SNamee@Oain propUs ase$uinte e&uao:
-
V/+eE1/B
E/Clo$
-B/
+
=
D
f
3 Galidade da e&uao: B , +e , 7D 7@F, RD , 7@-
-
7/25/2019 Cap Tulo 6 - Perda de Carga - Determina o de f
29/40
DETERMINA()O DO *ATOR DE ATRITO +,-
8bter o fator f pela e&uao de Colebroo!"#$ite/ apesar de
ser implcita/ 4oTe em dia mais conveniente do &ue pelodiagrama de %oody/ pois os computadores permitem obterdiretamente esse coeficiente
evido a dificuldade de obter o fator de atrito analiticamente apartir da e&uao de ColebrooM@A4ite/ SNamee propUs ase$uinte e&uao:
7-B/7F
F
V/
D
+e
-B
+e
E1/B
E/ClnB/V+e
F1
++
=
Df
3 +eprodu9 o dia$rama de >oodK3 W v#lida para todos os re$imes de escoamentos.
-
7/25/2019 Cap Tulo 6 - Perda de Carga - Determina o de f
30/40
PERDA DE CARGA ACIDENTAL OU LOCALI/ADA
>udana no mdulo eRou na direo da velocidade 6eas especiais: curvas/ v#lvulas/ re$istros/ bocaisX
's perdas locali9adas podem ser despre9adas &uando: Gelocidade menor &ue 1 m/s 6e&ueno nYmero de peas especiaisL 1D.
gvKhs-
-
=
-
7/25/2019 Cap Tulo 6 - Perda de Carga - Determina o de f
31/40
0ALORES APRO1IMADOS DE 2 +PERDALOCALI/ADA-
-
7/25/2019 Cap Tulo 6 - Perda de Carga - Determina o de f
32/40
PERDA DE CARGA ACIDENTAL OU LOCALI/ADA
%&todo dos comprimentos 'irtuais ou equi'alentes
Sob o ponto de vista da perda de car$a/ uma canali9aocomposta de diversas peas especiais e outras sin$ularidadese&uivale a um encanamento retilneo de maior comprimento. W
nesta simples ideia &ue se baseia o mtodo do comprimentovirtual
8 mtodo consiste em se adicionar ao comprimento real datubulao um comprimento e!tra (o c$amado comprimentoequi'alente)/ &ue corresponde ao mesmo valor de perda de car$a
&ue seria causado pelas peas especiais &ue comp%em atubulao
esta forma/ cada sin$ularidade da tubulao corresponde a umcerto comprimento fictcio adicional de tubo/ &ue recebe o nome
de comprimento equi'alente.
-
7/25/2019 Cap Tulo 6 - Perda de Carga - Determina o de f
33/40
PERDA DE CARGA ACIDENTAL OU LOCALI/ADA
%&todo dos comprimentos 'irtuais ou equi'alentes
Como o fator de perde locali9ado i$ual ao fator de perdae&uivalente lo$o/
D
L
g
vfh eq
eqf-
-
=
g
vK
D
L
g
vfhh
eq
seqf--
--
==
f
KDLeq=assim/
3 Este mtodo tambm se aplicaa e&uao de ?a9en@Ailliams.
-
7/25/2019 Cap Tulo 6 - Perda de Carga - Determina o de f
34/40
PERDA DE CARGA TOTAL
endo)
logo)
D
L
g
vf
D
L
g
vfH
eqrealp n --
--
/7+=
-
4e-
-
s
-
D
L
g
vfh
D
L
g
vfh
eq
eqfreal
f ===
( )D
LL
g
vfH
eqreal
p n
+=
-
-
/7
( ) virtual.ocomprimentdec4amadotambm3 eqreal LL +
-
7/25/2019 Cap Tulo 6 - Perda de Carga - Determina o de f
35/40
-
7/25/2019 Cap Tulo 6 - Perda de Carga - Determina o de f
36/40
1) Calcular a perda de carga total em um trechode uma canalizao de alum!nio" #ue conduz$% &'s" numa e(tenso de 1$%% m. di*metro da canalizao + de 1,% mm e ao
longo do trecho tem-se as seguintes peasespeciais
- Curvas de VZ Cotovelos de VZ
- Curvas de 1BZ- Curvas de Z- G#lvulas de reteno- G#lvulas de $aveta7 >edidor Genturi
PERDA DE CARGA ACIDENTAL OU LOCALI/ADA
-
7/25/2019 Cap Tulo 6 - Perda de Carga - Determina o de f
37/40
a) /(presso 0eral
2 3 4565
Tipo de pea N* de peas (n + n +
Curva de VZ , -). -)/Cotovelo de VZ 0 -)1 ,)2Curva de 1BZ , -), -).Curva de Z , -), -).G#lvula de reteno , ,)3 3)-G#lvula de $aveta , -), -).>edidor Genturi 4 ,)3 ,)3
PERDA DE CARGA ACIDENTAL OU LOCALI/ADA
-
7/25/2019 Cap Tulo 6 - Perda de Carga - Determina o de f
38/40
) M+todo dos Comprimentos 2irtuais
L, 3 7869
Tipo de pea N* de peas (n 5f n 5f
Curva de VZ , ,)3 3)-Cotovelo de VZ 0 .)0 4,)1Curva de 1BZ , 4)4 ,),Curva de Z , 4)4 ,),G#lvula de reteno , 40)- ,6)-
G#lvula de $aveta , 4)4 ,),>edidor Genturi 4 40)- 40)-
PERDA DE CARGA ACIDENTAL OU LOCALI/ADA
-
7/25/2019 Cap Tulo 6 - Perda de Carga - Determina o de f
39/40
E:erc;c$"5- 3ma canalizao de tuos de ferro fundido no4o 5/ 6 %"$7mm) D 6
$,%mm + alimentada por um reser4at8rio cu9o :.;. situa-se na cota de
1azen-?illians.
-
7/25/2019 Cap Tulo 6 - Perda de Carga - Determina o de f
40/40
E:erc;c$"8- pro9eto de uma linha adutora ligando dois reser4at8rios pre4ia
uma 4azo de $,% l's. Com 1@%% m a adutora em tuos de concreto com
di*metro de 7%% mm entrou em funcionamento escoando apenas 1A% l's
de4ido a uma ostruo em seu interior. Calcular a perda de carga
acidental 5usar >-?) pro4ocada pela ostruo.