Cálculo De Perda De Carga Em Tubulação

Reza October 4, 2022
Tabela Perda De Carga Em Tubulações EDUCA

Quando um fluido, seja ele líquido ou gasoso, passa por uma tubulação, ocorre uma perda de carga. Este fenômeno se deve ao atrito do fluido com as paredes da tubulação e com as interferências presentes no seu interior, como curvas, válvulas, reduções de diâmetro, entre outros. Essa perda de carga é expressa em termos de altura de coluna de fluido ou pressão, e pode ser calculada através de equações empíricas ou teóricas.

Equações para Cálculo de Perda de Carga

Existem diversas equações disponíveis para o cálculo da perda de carga em tubulações. As mais comuns são:

  • Equação de Darcy-Weisbach
  • Equação de Hazen-Williams
  • Equação de Manning-Strickler
  • Equação de Swamee-Jain

Cada uma dessas equações é aplicável a determinadas situações e condições de fluxo. É importante escolher a equação correta para cada caso, levando em consideração as características do fluido, da tubulação e do sistema como um todo.

Parâmetros para Cálculo de Perda de Carga

Para o cálculo da perda de carga em uma tubulação, é necessário conhecer alguns parâmetros, tais como:

  • Diâmetro interno da tubulação
  • Rugosidade absoluta das paredes da tubulação
  • Comprimento total da tubulação
  • Velocidade média do fluido
  • Viscosidade do fluido
  • Densidade do fluido

Além disso, é preciso considerar as interferências presentes na tubulação, como curvas, válvulas, reduções de diâmetro, entre outros. Cada uma dessas interferências causa uma perda de carga adicional, que deve ser somada à perda de carga devido ao atrito.

Exemplo de Cálculo de Perda de Carga

Para ilustrar como é feito o cálculo de perda de carga em uma tubulação, vamos considerar o seguinte exemplo:

For more information, please click the button below.

Uma tubulação de PVC com diâmetro interno de 50 mm e comprimento de 100 m transporta água a uma vazão de 1 L/s. A rugosidade absoluta das paredes da tubulação é de 0,1 mm. Há duas curvas de 90 graus e uma válvula borboleta no trecho da tubulação. Qual é a perda de carga total?

Para resolver este problema, vamos utilizar a equação de Darcy-Weisbach, que é dada por:

f = (64 / Re) + (k / (3,7 * D))

hf = f * (L / D) * (V^2 / 2g)

Onde:

  • f é o fator de atrito
  • Re é o número de Reynolds
  • k é a rugosidade absoluta das paredes da tubulação
  • L é o comprimento da tubulação
  • D é o diâmetro interno da tubulação
  • V é a velocidade média do fluido
  • g é a aceleração da gravidade
  • hf é a perda de carga devido ao atrito

Para calcular o fator de atrito, vamos utilizar a equação de Colebrook-White:

(1 / sqrt(f)) = (-2 * log10((k / (3,7 * D)) + (2,51 / (Re * sqrt(f))))

Vamos assumir que a água está a uma temperatura de 20 graus Celsius e, portanto, tem uma viscosidade de 0,001 Pa.s e uma densidade de 998 kg/m³. A velocidade média do fluido é dada por:

V = Q / A = (1 / 1000) / (pi * (50 / 1000)^2 / 4) = 0,636 m/s

O número de Reynolds é dado por:

Re = (D * V * rho) / mu = (50 / 1000 * 0,636 * 998) / 0,001 = 3182

Utilizando a equação de Colebrook-White, podemos calcular o fator de atrito:

f = 0,021

A perda de carga devido ao atrito é dada por:

hf = f * (L / D) * (V^2 / 2g) = 0,021 * (100 / 0,05) * (0,636^2 / 2 * 9,81) = 2,64 mca

A perda de carga adicional devido às curvas e à válvula borboleta deve ser calculada separadamente e somada à perda de carga devido ao atrito. Para isso, é preciso conhecer o coeficiente de perda de carga local (K) de cada interferência. Neste caso, vamos assumir que K = 0,5 para as curvas e K = 6 para a válvula borboleta. A perda de carga adicional é dada por:

hL = K * (V^2 / 2g)

hL_curvas = 0,5 * (0,636^2 / 2 * 9,81) * 2 = 0,032 mca

hL_válvula = 6 * (0,636^2 / 2 * 9,81) = 1,85 mca

A perda de carga total é dada pela soma das perdas de carga devido ao atrito e às interferências:

htotal = hf + hL = 2,64 + 0,032 + 1,85 = 4,522 mca

Portanto, a perda de carga total na tubulação é de 4,522 mca.

Conclusão

O cálculo de perda de carga em tubulações é um importante aspecto do dimensionamento de sistemas hidráulicos. É necessário conhecer as equações e os parâmetros envolvidos no cálculo, além de considerar as interferências presentes na tubulação. Escolher a equação correta e aplicá-la de forma adequada é fundamental para garantir o bom desempenho do sistema e evitar problemas como baixa vazão, alta pressão ou mesmo ruptura da tubulação.

FAQs

1. Como a perda de carga afeta o desempenho do sistema hidráulico?

A perda de carga pode causar uma diminuição na vazão e na pressão do sistema hidráulico, o que pode comprometer o seu desempenho. Além disso, uma perda de carga excessiva pode levar à ruptura da tubulação ou de outros componentes do sistema.

2. É possível reduzir a perda de carga em uma tubulação?

Sim, é possível reduzir a perda de carga em uma tubulação através de medidas como o uso de tubos com menor rugosidade, o aumento do diâmetro interno da tubulação, a utilização de curvas suaves em vez de curvas acentuadas, entre outras.

3. Qual é a importância de se calcular a perda de carga em sistemas hidráulicos?

O cálculo da perda de carga é importante para garantir o bom desempenho do sistema hidráulico, evitando problemas como baixa vazão, alta pressão ou mesmo ruptura da tubulação. Além disso, o conhecimento da perda de carga é fundamental para o dimensionamento correto dos componentes do sistema, como bombas, válvulas e tubulações.

Related video of calculo de perda de carga em tubulação

Reza Herlambang

Eu sou um escritor profissional na área de educação há mais de 5 anos, escrevendo artigos sobre educação e ensino para crianças na escola.

Leave a Comment

Artikel Terkait