Anais do Conic-Semesp. Volume 1, 2013 - Faculdade Anhanguera de Campinas - Unidade 3. ISSN 2357-8904

TÍTULO: ENSAIO E COMPARAÇÃO ENTRE OS MÉTODOS DE PERDA DE CARGA:FAIR-WHIPPLE-HSIAO, HAZEN WILLIAMS E DARCY – WEISBACH (FÓRMULA UNIVERSAL)TÍTULO:

CATEGORIA: EM ANDAMENTOCATEGORIA:

ÁREA: ENGENHARIAS E TECNOLOGIASÁREA:

SUBÁREA: ENGENHARIASSUBÁREA:

INSTITUIÇÃO: UNIVERSIDADE SANTA CECÍLIAINSTITUIÇÃO:

AUTOR(ES): STEPHANIE MARIA MENGHINI BARRA, ERIC GIULIANO PALMIERO, HIAGO DA SILVAMOREIRA, OSWALDO RIBEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR, PEDRO HENRIQUE SILVA DE MORAES, RAULAUGUSTO COBRA NETO, SIMONE DE CASTRO SILVA, THIAGO MANZIONI FARIA RUELLA,WILLIANS DE OLIVEIRA SANTOS

AUTOR(ES):

ORIENTADOR(ES): CARLOS ALBERTO AMARAL MOINO, DEOVALDO DE MORAES JUNIORORIENTADOR(ES):

Resumo

O presente trabalho tem por objetivo comparar a perda de carga prevista

pelas equações de Darcy-Weisbach, Fair-Whipple-Hsiao e de Hazen-Williams com

dados experimentais em dutos com diâmetro interno de 52,5mm.

Com as mesmas condições de vazão, diâmetro, tipo de duto e fluido, as

equações forneceram desvios de até 15% entre si, dentro da faixa de validade das

mesmas. A unidade experimental disponível no laboratório de Engenharia Mecânica

da Universidade Santa Cecília está senda modificada para quantificar a discrepância

das previsões com os dados reais.

Introdução

O estudo da perda de carga em condutos forçados é de suma importância,

tanto para a indústria quanto para projetos residenciais, uma vez que a perda de

carga resulta em um aumento da potência necessária da bomba e

consequentemente em um maior custo de aquisição, operação e manutenção dos

sistemas de transporte de fluidos. Essa perda de energia, dissipada na forma de

calor é oriunda do atrito entre o fluido e a parede sólida dos dutos pela criação de

turbulência, dada pela natureza viscosa do fluido. É comumente prevista em

condutos forçados pelas equações de Darcy-Weisbach, Fair-Whipple-Hsiao e de

Hazen-Williams.

Objetivos O estudo irá contemplar a comparação da perda de carga prevista por

equações clássicas com dados experimentais em unidade piloto de bombeamento.

Metodologia A perda de carga foi calculada para 1m de duto de alumínio com diâmetro

interno de 52,5mm, material disponível no laboratório de Engenharia Mecânica da

Universidade Santa Cecília. As vazões empregadas nos cálculos foram de 4, 5, 6, 7

e 8 !³!

, deslocadas pelas bombas alocadas no laboratório. Os resultados teóricos

serão verificados após a instalação de um piezômetro pressurizado que permite

quantificar com exatidão e precisão os baixos valores de queda de pressão.

Desenvolvimento Foi aplicado no trecho horizontal do duto de alumínio, longe de perturbações,

onde serão colocadas as tomadas de pressão, as equações de FAIR-WHIPPLE-

HSIAO [ℓ𝓁!,!"#$ = L  . 0,00086  . !!,!"

!!,!"], HAZEN-WILLIAMS [ℓ𝓁!,!"#$ = L  . !",!"#

!!,!"   . !

!,!"

!!,!"] e

DARCY-WEISBACH (FÓRMULA UNIVERSAL) [ℓ𝓁!,!"#$ =  𝑓  . !!   . !!²!²!!!

]. Nas equações

de FAIR-WHIPPLE-HSIAO, DARCY-WEISBACH e HAZEN-WILLIAMS a vazão (Q) é

dada em !³!

, o diâmetro (D) em metros e o comprimento (L) também em metro.

Adotou-se nos cálculos o coeficiente C de 140. O fator de atrito da equação de

DARCY, foi determinado pelo gráfico de MOODY para tubo liso.

Resultados preliminares A tabela.1 e a figura.1, apresentam os resultados dos cálculos.

TABELA.1: Comparação dos métodos de perda de carga

𝐐𝒎³𝒉

FAIR-WHIPPLE-HSIAO (m)

DARCY-WEISBACH (m)

HAZEN-WILLIAMS (m)

4 6,979. 10!! 5,934. 10!! 6,671. 10!!

5 10,314. 10!! 8,792. 10!! 10,081. 10!! 6 14,190. 10!! 12,315. 10!! 14,124. 10!! 7 18,584. 10!! 16,136. 10!! 18,786. 10!!

8 23,476. 10!! 20,461. 10!! 23,530. 10!!

Figura.1: Gráfico da perda de carga pela vazão

Os dados experimentais a serem obtidos após a instalação do piezômetro

pressurizado indicarão os desvios das equações de previsão de perda de carga.

Fontes Consultadas

BRUNETTI, Franco. Mecânica dos Fluidos, 2ª edição revisada. São Paulo:

Pearson, 2008.

GOMIDE, Reynaldo. Operações unitárias, operações com fluidos volume II, edição do autor, SP,1993

MORAES JUNIOR, Deovaldo de; MORAES, Marlene Silva de. Laboratório de operações unitárias I: exemplos de projetos, problemas resolvidos, questões

resolvidas de concursos públicos, ensaios de bancada de unidades industriais.

Santos: 2011. 276 p.

0,000  

0,005  

0,010  

0,015  

0,020  

0,025  

4   5   6   7   8  

ℓw  (m)  

Q  (m³/h)  

Darcy  

Hazen  

Fair