relatorio perda de carga

Curso de Engenharia Civil Campus Brasília

RELATÓRIO I

Laboratório de Hidráulica e Hidrologia Aplicada

Equação da Conservação de Energia: Perda de Carga Distribuída (MAXWELL®, 2011)

Rhideyk Humberto.A. RA: A58FIB-6 Hudsom Braz RA: A598FC-0

Anderson Lencina RA:A568EB-8 Rafael Moreira RA:A7157A-0 Eduardo de Sousa RA: A588CG-5

Professor, Suélio

Agosto de 2012


1.OBJETIVO

Este experimento tem como objetivo mostra a equação da conservação de energia pela perda de carga distribuída, pois quando um fluido escoa ao longo de condutos, o principio da aderência provoca a formação de diagramas de velocidades nas seções do escoamento. Isto significa que as partículas do fluido deslizam umas sobre as outras provocando um atrito. Este atrito provoca uma perda de energia no fluido que pode ser detectada pela queda irreversível da pressão, tendo como base as instruções da (MAXWELL®, 2011).

2. DESENVOLVIMENTO TEÓRICO

"Poucos problemas mereceram tanta atenção ou foram tão investigadosquanto o da determinação das perdas de carga nas canalizações. As

dificuldades que se apresentam ao estudo analítico da questão são tantas que levaram os pesquisadores às investigações experimentais"

(AZEVEDO NETO ET AL., 2003).

Assim foi que meados do século 19 os engenheiros hidráulicos Remi P.G.Darcy (1803-1858) e Julius Weisbach (1806-1871), após inúmeras experiênciasestabeleceram uma das melhores equações empíricas para o cálculo da perda decarga distribuída ao longo das tubulações, porém foi só em 1946 que Rouse vem achamá-la de "Darcy-Weisbach", porém este nome não se torna universal até pertode 1980. A equação de Darcy-Weisbach é também conhecida por fórmula Universalpara cálculo da perda de carga distribuída. A parede dos dutos retilíneos causa uma perda de pressão distribuída ao longo do comprimento do tubo, fazendo com que a pressão total vá diminuindo gradativamente ao longo do comprimento.

Segue nas figuras 01, 02 e 03 alguns exemplos para a melhor compreensão acerca das perdas de cargas distribuídas.

Figura 01 - Em uma corrente real, os valores da pressão são diferentes entre os pontos 1 e 2. Isto caracteriza uma perda de carga.


Figura 02 - Visualização de perdas de superfície no contato do fluído e a parede do tubo

Fig. 03 - Modelos matemáticos utilizados na determinação de perdas de superfície no contato do fluído e a parede do tubo.

3. MATERIAIS UTILIZADOS

Bancada de Hidráulica Maxwell 2011

-Manômetro;- Água;-Conjunto motor-bomba-Cronometro


4. EQUAÇÕES PARA OS CALCULOS

Perda de Carga Distribuída

V = Δh/Δt

5. EXEMPLO DE CÁLCULO

Um motor elétrico fornece 3 kw à bomba da instalação da figura, que tem um rendimento de 80 %. Sendo dados:

a) As tubulações de mesma seção, cujo diâmetro é 5 cm e de mesmo material.b) Ks1= 10; ks2= 1; ks3= ks5= ks6= ks7= ks9= 0,5c) A vazão em volume na instalação é de 10L/s.d) O comprimento real de (1) é de 10m, e de (5) a (9), de 100m.


6. PROCEDIMENTO

Inicialmente fechamos todas as válvulas da bancada e abrimos apenas uma para evitar que transbordasse, ligamos a bomba e abrimos totalmente sua válvula. Assim, fizemos com que a vazão fosse máxima. Adotamos dois pontos já estabelecidos na bancada como entrada e saída para descobrir a perda de carga distribuída.

Entre esses dois pontos se encontram instalado um manômetro para que seja possível medir a altura da coluna de mercúrio, que nos fornecerá a perda de carga distribuída. Feito isso, fechamos as válvulas do tanque e cronometramos o tempo que foi necessário para a água subir uma determinada altura (∆h), assim, descobrirá um valor para a vazão.

Dessa maneira, realizamos a experiência no primeiro ponto adotado, com a válvula da bomba totalmente aberta. Repetiremos o processo varias vezes, abrindo cada válvula uma por uma e anotando todos os dados.

7. Cálculos Perda de Carga

Ponto 1

Hf= 43(13600/10000 -1)

Hf= 43. 12,6

Hf= 5,418m. hs= 0,49x 12,6= 6,174mPonto 2

Hf= 0,675x 12.6 = 8,505m Hs= 0,24x 12,6= 3,024mPonto 3

Hf= 0,675x 12,6= 8,505m hs= 0,25x 12,6= 3,15mPonto 4

Hf= 1,22x 12,6= 15,375m hs= 0,02x 12,6= 0,252mPonto 5

Hf= 0,84x 12,6= 10,584 hs= 0,075x12,6= 0,495m__________________________________________________________________Ponto 6

Hf= 0,805x 12,6= 10,143m hs= 0,02x 12,6= 0,252m


Ponto 7

Hf= 1,055x 12,6= 13,293m hs= 0,105x 12,6= 1,323mPonto 8

Hf= 1,26x 12,6= 15,876m hs= 0,02x 12,6= 0,252mPonto 9

Hf= 0,725x 12,6= 9,135m hs= 0,185x 12,6= 2,331m

Velocidade Vazão

V = Δh/Δt Q=2,27/ 11= 0,206m³/sV= 25/ 11 = 2,27 L/s

V= 25/ 11= 2,27 L/s Q= 2,27/11= 0,206m³/s

V= 25/31=0,806 L/s Q= 0,806/31= 0,026m³/s

V= 25/ 15= 1,66 L/s Q= 1,66/ 15= 0,110m³/s

V= 25/ 28,9= 0,86 L/s Q= 0,86/ 28,9= 0,029m³/s

V= 25/ 14,4= 1,73L/s Q= 1,73/ 14,4= 0,12m³/s

V= 25/ 21,42= 1,16 L/s Q= 1,16/ 21,42= 0.054m³/s

V= 25/ 37,46= 0.66 L/s Q= 0,66/ 37,46= 0,0176m³/s

V= 25/ 12,26= 2,03 L/s Q=2,03/ 12,26= 0,165m³/s


8. Tabelas de Resultados e Gráfico.

Tubulação h (hs) h (hf) t (s)∆h (tanque)

Inicial 49 cm 43 cm 0 01 24 cm 67,5 cm 11 s 25 L1 25 cm 67,5 cm 11 s 25 L1 2 cm 122 cm 31 s 25 L2 7,5 cm 84 cm 15 s 25 L3 2 cm 120 cm 28,9 s 25 L4 10,5 cm 80,5 cm 14,4 s 25 L5 2 cm 105,5 cm 21,42 s 25 L6 2 cm 126 cm 37,46 s 25 L7 18,5 cm 72,5 cm 12,26 s 25 L

Tubulação h (hs) h (hf) V Q1 6,174m 5,418m 2,27 L/s 0,206m³/s2 3,024m 8,505m 2,27 L/s 0,206m³/s3 3,15m 8,505m 0,806 L/s 0,026m³/s4 0,252m 15,375m 1,66 L/s 0,110m³/s5 0,945m 10,584m 0,86 L/s 0,029m³/s6 0,252m 10,143m 1,73L/s 0,12m³/s7 1,323m 13,293m 1,16 L/s 0.054m³/s8 0,252m 15,876m 0.66 L/s 0,0176m³/s9 2,331m 9,135m 2,03 L/s 0,165m³/s

Grafico hs x V


Grafico hf x V

8. ESBOÇO DOS EQUIPAMENTOS

Figura 1 : Bancada de hidráulica Figura 2 : Manômetro em U

Figura 3 : Válvulas de gaveta Figura 4 : Reservatório 50 L


9. CONCLUSÃO

Através do estudo realizado acima concluímos que, não somente a extensão da tubulação, o diâmetro, a velocidade de circulação e a rugosidade causam perdas no escoamento de fluidos, qualquer acessório que perturbe a velocidade de circulação dele, tais como, o aumento ou diminuição de turbulência, as mudanças de direção e a variação de velocidade propiciam também uma perda de carga. Além dos cálculos, os gráficos comprovam essa perda.

Os resultados podem apresentar alguns erros devido as condições do equipamento.

10. BIBLIOGRAFIA

Franco Brunetti, Mecânica dos Fluidos, 2º Edição revisada.

Fundamentos da Mecânica dos Fluidos - Vol. 1- 2ª EdiçãoBruce R. Munso

http://www.blucher.com.br/livro.asp?Codlivro=01435

relatorio perda de carga

Documents