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Operações Unitárias

Perdas de carga localizadas Prof. Simões

Objetivos dessa aula

• Compreender o que são perdas localizadas
• Estabelecer a diferença entre perdas localizadas e distribuídas
• Entender os dois métodos de cálculo das perdas localizadas
• Ser capaz de calcular a perda de carga total em um trecho hidráulico

Definição

• Além do atrito ao longo da tubulação, elementos constitutivos da instalação hidráulico (ou singularidades) também ocasionam perturbações no fluxo que dissipam energia.
• Essas perdas (ℎ ! ) são chamadas de perdas localizadas , e são causadas por válvulas, registros, conectores, etc.

Tipos de válvulas comuns

Gaveta Esfera Borboleta Globo Imagens: H. B. Sotomayor, 2016 As características construtivas têm efeito preponderante nas perdas. Retenção

Método do fator de perda 𝒌 𝒔

• É possível verificar-se experimentalmente que a perda de carga localizada depende da velocidade do fluxo e de uma característica da singularidade chamada coeficiente de forma (𝑘 ! ), fornecida pelos fabricantes e manuais de hidráulica.
• A determinação da perda de carga na singularidade é feita da seguinte forma: ℎ

= 𝑘

𝑣

2𝑔

Método do fator de perda 𝒌 𝒔

• Assim, no cálculo da perda de carga de um trecho, os fatores de perda localizada (ℎ! ) podem ser somados para compor a perda de carga nas singularidades do trecho: 𝑘! ! 𝑘! " 𝑘!

𝑘! $ 𝑘! % 𝑘! & 𝑘! ' $ ℎ! ! = ℎ! "

• ℎ!

• ⋯ + ℎ! $ ℎ! = $ ℎ! ! ( 𝑣

2𝑔

Método do fator de perda 𝒌 𝒔

• Valores de 𝑘 ! para conexões roscadas McDonald, A.T., 2005

Método do fator de perda 𝒌 𝒔

• Valores de 𝑘 ! para conexões flangeadas McDonald, A.T., 2005

Método do fator de perda 𝒌 𝒔

• Saída de uma tubulação

Método do fator de perda 𝒌 𝒔

• Aplicação
• Calcular a perda de carga no trecho abaixo pelo método das perdas singulares. Dados: Fluido: água, 𝜈 = 10 #$ % " ! Vazão: Q=2,0 L/s Material: aço Tipo de conexão: flangeada Diâmetro do tubo e conexões, D=2” Comprimento dos trechos retos, L=30 m Conexão (2): válvula de gaveta Conexão (3): válvula tipo globo Conexão (4): cotovelo longo

Valores de 𝐿 /

em metros de canalização retilínea

Manual KSB

Método do comprimento equivalente 𝑳 𝒆𝒒

• Aplicação
• Calcular a perda de carga no trecho abaixo pelo método do comprimento equivalente. Dados: Fluido: água, 𝜈 = 10 #$ % " ! Vazão: Q=2,0 L/s Material: aço Tipo de conexão: flangeada Diâmetro do tubo e conexões, D=2” Comprimento dos trechos retos, L=30 m Conexão (2): válvula de gaveta Conexão (3): válvula tipo globo Conexão (4): cotovelo longo

Roteiro e resultados parciais

1. Cálculos em comum a. Velocidade (0,61 m/s) b. Reynolds (6,22x 4 ) c. Dh/k (671) d. f (0,025)
2. Por perdas localizadas a. Calcular perda nos trechos retos hf (1,54 m) b. Encontrar e somar os ks (6,67) c. Calcular hs (0,127 m) d. Calcular Hp1,8 (1,67 m)
3. Por comprimento equivalente a. Encontrar e somar comprimentos equivalentes (37,3 m) b. Somar comprimentos equivalentes com trechos retos (368 m) c. Calcular hf=Hp1,8 (1,71 m)
4. Potência da bomba a. Escolher a maior perda (1,71 m) b. Calcular a carga da bomba (Bernoulli) HB (21,7 m) c. Calcular a potência da bomba (1,5 kW, 2,0 CV)

Nessa aula vimos

• O que são perdas localizadas
• Cálculo das perdas localizadas pelo fator de perda
• Cálculo das perdas localizadas pelo comprimento equivalente
• Como utilizar as respectivas tabelas
• Como realizar o cálculo da perda total do circuito pela fórmula de Darcy-Weissbach ℎ! = $ ℎ! ! ( 𝑣 # 2𝑔 𝐻 6 &,%

9 2𝑔