AULA 3 - DE PERDA DE CARGA

Prévia do material em texto

<p>hidráulica</p><p>perdas de carga</p><p>CARAÚBAS-RN, 2024</p><p>DOCENTE: Julia Pliscia</p><p>introdução</p><p>introdução</p><p>introdução</p><p>introdução</p><p>introdução</p><p>entrada saídaválvula</p><p>singularidades</p><p>introdução</p><p>entrada saídaválvula</p><p>singularidades</p><p>introdução</p><p>entrada saídaválvula</p><p>singularidades</p><p>introdução</p><p>entrada saídaválvula</p><p>A diferença de energia será dissipada sobre forma de atrito na canalização</p><p>e em suas singularidades. Como em hidráulica chamamos de energia de</p><p>carga, dizemos que a carga será dissipada, ou seja essa carga será</p><p>perdida.</p><p>introdução</p><p>linha de energia e linha piezométrica</p><p>linha de energia e linha piezométrica</p><p>linha de energia e linha piezométrica</p><p>As linhas de energia caracterizam a energia</p><p>em diferentes pontos do escoamento através</p><p>de uma representação gráfica.</p><p>linha de</p><p>energia</p><p>linha de energia e linha piezométrica</p><p>A cota piezométrica mede a cota atingida por</p><p>uma lâmina de água após a inserção de um</p><p>piezômetro.</p><p>cota</p><p>piezométrica</p><p>NR</p><p>linha de energia e linha piezométrica</p><p>NR</p><p>linha de energia e linha piezométrica</p><p>NR</p><p>Z1</p><p>Z2</p><p>Z3</p><p>Z4</p><p>linha de energia e linha piezométrica</p><p>NR</p><p>Z1</p><p>Z2</p><p>Z3</p><p>Z4</p><p>2</p><p>3</p><p>linha de energia e linha piezométrica</p><p>NR</p><p>Z1</p><p>Z2</p><p>Z3</p><p>Z4</p><p>2</p><p>3</p><p>LINHA PIEZOMÉTRICA EFETIVA</p><p>linha de energia e linha piezométrica</p><p>NR</p><p>Z1</p><p>Z2</p><p>Z3</p><p>Z4</p><p>2</p><p>3</p><p>LINHA PIEZOMÉTRICA EFETIVA</p><p>linha de energia e linha piezométrica</p><p>NR</p><p>Z1</p><p>Z2</p><p>Z3</p><p>Z4</p><p>2</p><p>3</p><p>LINHA PIEZOMÉTRICA EFETIVA</p><p>LINHA ENERGIA EFETIVA</p><p>linha de energia e linha piezométrica</p><p>linha de energia e linha piezométrica</p><p>linha de energia e linha piezométrica</p><p>linha de energia e linha piezométrica</p><p>linha de energia e linha piezométrica</p><p>linha de energia e linha piezométrica</p><p>perdas de carga</p><p>O liquido ao escoar transforma parte de sua energia</p><p>em calor. Essa energia não e mais recuperada na</p><p>forma de energia cinética e/ou potencial e, por isso,</p><p>denomina-se perda de carga.</p><p>Para efeito de estudo, a perda de carga, denotada por</p><p>Δh, é classificada em perda de carga continua Δ h’ e</p><p>perda de carga localizada Δ h‘‘ sendo a primeira</p><p>considerada ao longo da tubulação e a outra, devido a</p><p>presença de conexões, aparelhos etc.</p><p>perdas de carga</p><p>perdas de carga</p><p>perda de carga contínua</p><p>Perda por resistência ao longo dos condutos (contínua)</p><p>perda de carga localizada</p><p>Perdas locais, localizadas ou acidentais</p><p>perdas de carga</p><p>Δh = Δh’ + Δh’’</p><p>Δh’: perda de carga contínua (ao longo da canalização)</p><p>Δh’’: perda de carga localizada (conexões, aparelhos e etc)</p><p>perdas de carga</p><p>Por definição, perda de carga unitária é a razão entr Δh’ (perda de carga contínua)</p><p>e o comprimento do conduto (L).</p><p>J = Δh/L - em m/m</p><p>onde:</p><p>Δh é a perda de carga entre os pontos (1) e (2)</p><p>L é o comprimento do conduto entre (1) e (2)</p><p>PERDAS DE CARGA UNITÁRIA</p><p>perdas de carga</p><p>A resistência ao escoamento da água é:</p><p>Diretamente proporcional ao comprimento da canalização;</p><p>Inversamente proporcional a uma potência do diâmetro;</p><p>Função de uma potência da velocidade média;</p><p>Variável com a natureza das paredes dos tubos, no caso do regime</p><p>turbulento</p><p>Independente da posição do tubo</p><p>Independente as pressão interna sob a qual o líquido escoa;</p><p>Função de uma potência as relação entre viscosidade e densidade do fluido.</p><p>perdas de carga</p><p>Além do apoio teórico, várias experiências foram efetuadas para o</p><p>desenvolvimento de fórmulas que expressem satisfatoriamente os valores da</p><p>perda de carga distribuída</p><p>Problema práticos: encontrar a relação entre a vazão, o diâmetro da tubulação</p><p>e a perda de carga unitária:</p><p>Fórmulas empíricas: para situações específicas, para determinadas faixas de</p><p>diâmetro, independente do regime de escoamento, a partir da adoção de</p><p>coeficientes numéricos que variam de pesquisador para pesquisador</p><p>perdas de carga</p><p>Fórmulas para cálculo de hf em regime TURBULENTO:</p><p>1)Fórmula de Fair-Wipple-Hsiao</p><p>2)Fórmula de Flamant</p><p>3)Fórmula de Hazen-Williams</p><p>4)Fórmula de Darcy-Weisbach</p><p>As perdas de carga em geral são expressas pela fórmula:</p><p>DARCY-WEISBACH OU FÓRMULA UNIVERSAL</p><p>Aplicável aos problemas de escoamento de qualquer líquido em encanamentos</p><p>Onde:</p><p>hf = perda de carga (mca)</p><p>f = fator de atrito, que depende do material do encanamento e da natureza do</p><p>líquido (número de Reynolds e rugosidade relativa)</p><p>L = comprimento da tubulação (m)</p><p>v = velocidade do escoamento (m/s)</p><p>D = diâmetro da tubulação</p><p>g = aceleração da gravidade (m/s²)</p><p>perdas de carga</p><p>DARCY-WEISBACH OU FÓRMULA UNIVERSAL</p><p>Dificuldades da fórmula de Darcy:</p><p>Em escoamento turbulento, que ocorre quase sempre na prática, a perda de</p><p>carga não varia exatamente com o quadrado da velocidade, mas sim com uma</p><p>potência que varia normalmente entre 1,75 a 2. Para contornar essa dificuldade,</p><p>corrige-se o valor de “ f ”, de forma a compensar a incorreção na fórmula.</p><p>A perda de carga é inversamente proporcional à 5ª potência do diâmetro, o que</p><p>não se verifica na prática, pois as experiências demonstram que o expoente de</p><p>(D) é próximo de 5,25. Tal dificuldade é mais uma vez ajustada no valor de “f “ .</p><p>perdas de carga</p><p>DARCY-WEISBACH OU FÓRMULA UNIVERSAL</p><p>Dificuldades da fórmula de Darcy:</p><p>O coeficiente de atrito “f “, acaba sendo uma função da rugosidade do tubo, da</p><p>viscosidade e da densidade do líquido, da velocidade e do diâmetro e, apesar de</p><p>todas as pesquisas a respeito, não teve o seu valor estabelecido através de uma</p><p>fórmula. Assim, seu valor será sempre obtido de tabelas e gráficos, onde são</p><p>anotados pontos observados na prática e por experiências, e onde são</p><p>interpolados os valores intermediários, com a limitação de que correspondem a</p><p>determinada situação de temperatura, rugosidade, etc.., difíceis de se</p><p>reproduzirem exatamente.</p><p>perdas de carga</p><p>DARCY-WEISBACH OU FÓRMULA UNIVERSAL</p><p>Analisando-se a natureza ou rugosidade das paredes, devem ser considerados:</p><p>a)O material empregado na fabricação dos tubos.</p><p>b)O processo de fabricação dos tubos.</p><p>c)O comprimento de cada tubo e número de juntas na tubulação.</p><p>d)A técnica de assentamento.</p><p>e)O estado de conservação das paredes dos tubos.</p><p>f) A existência de revestimentos especiais.</p><p>g)O emprego de medidas protetoras durante o funcionamento.</p><p>perdas de carga</p><p>NATUREZA DAS PAREDES DOS TUBOS</p><p>É o método mais empregado no transporte de água e esgoto em canalizações</p><p>diversas com diâmetro maior que 50 mm. Sua forma é:</p><p>perdas de carga</p><p>Método de Hazen-Williams</p><p>C: coeficiente que depende da natureza do material empregado na fabricação dos</p><p>tubos e das condições de suas paredes internas</p><p>Q : vazão, m³/s</p><p>D: diâmetro, m</p><p>L : comprimento da tubulação, m</p><p>O coeficiente experimental, denotado por C, assume valores entre 70 e 140 crescendo à</p><p>medida que o tubo fica mais liso.</p><p>Na tabela abaixo são apresentados os valores do coeficiente C para os tubos</p><p>mais usados atualmente:</p><p>perdas de carga</p><p>Método de Hazen-Williams</p><p>A equação da perda de carga pode ser simplificada:</p><p>perdas de carga</p><p>Método de Darcy-Weisbach ou Fórmula Universal</p><p>perdas de carga</p><p>FÓRMULAS MAIS USADAS PARA DETERMINAR A PERDA DE CARGA</p><p>AO LONGO DAS CANALIZAÇÕES</p><p>Para o regime laminar não importa o tipo de tubo, pois a velocidade junto ao</p><p>mesmo é zero. Neste caso apresentamos somente uma fórmula em três versões.</p><p>Para o regime laminar (Re ≤ 2000)</p><p>FÓRMULAS MAIS USADAS PARA DETERMINAR A PERDA DE CARGA</p><p>AO LONGO DAS CANALIZAÇÕES</p><p>Para o regime laminar (Re ≤ 2000)</p><p>perdas de carga</p><p>perdas de carga</p><p>FÓRMULAS MAIS USADAS PARA DETERMINAR A PERDA DE CARGA</p><p>AO LONGO DAS CANALIZAÇÕES</p><p>Para o regime turbulento</p><p>Para o regime turbulento existe na literatura um grande número de fórmulas. Nós vamos ver</p><p>somente as mais utilizadas.</p><p>Fórmula de Hazen–Williams (mais usada no Brasil)</p><p>A fórmula de Hazen-Williams é recomendada para ∅ maior a 50 mm (2”). A seguir ela é apresentada</p><p>em três versões.</p><p>perdas de carga</p><p>FÓRMULAS MAIS USADAS PARA DETERMINAR A PERDA DE CARGA</p><p>AO LONGO DAS CANALIZAÇÕES</p><p>Fórmula de Hazen–Williams (mais usada no Brasil)</p><p>Para o regime turbulento</p><p>perdas de carga</p><p>FÓRMULAS MAIS USADAS PARA DETERMINAR A PERDA DE CARGA</p><p>AO LONGO DAS</p><p>CANALIZAÇÕES</p><p>Fórmulas de Fair-Whipple-Hsião (Recomendada para ∅≤ 50mm)</p><p>Para o regime turbulento</p><p>perdas de carga</p><p>FÓRMULAS MAIS USADAS PARA DETERMINAR A PERDA DE CARGA</p><p>AO LONGO DAS CANALIZAÇÕES</p><p>Fórmula de Darcy–Neisbach – Apresentação americana ou fórmula Universal.</p><p>Para o regime turbulento</p><p>perdas de carga</p><p>FÓRMULAS MAIS USADAS PARA DETERMINAR A PERDA DE CARGA</p><p>AO LONGO DAS CANALIZAÇÕES</p><p>Fórmula de Darcy–Neisbach – Apresentação americana ou fórmula Universal.</p><p>Para o regime turbulento</p><p>Fenômeno que pode ocorrer nas canalizações, sendo a deposição progressiva</p><p>de substâncias contidas nas águas e a formação de camadas aderentes, que</p><p>reduzem o diâmetro útil dos tubos e alteram a sua rugosidade.</p><p>Essas incrustações verificam-se no caso de águas muito duras, 10 com teores</p><p>elevados de certas impurezas. O mais comum é a deposição progressiva de</p><p>cálcio em águas calcáreas.</p><p>perdas de carga</p><p>INCRUSTAÇÕES</p><p>Com o decorrer do tempo e em</p><p>consequência dos fatores já apontados, a</p><p>capacidade de transporte de água das</p><p>tubulações de ferro fundido e aço (sem</p><p>revestimentos especiais) vai diminuindo. De</p><p>acordo com as observações de Hazen e</p><p>Williams, a capacidade decresce de acordo com</p><p>os dados médios apresentados na tabela a</p><p>seguir:</p><p>perdas de carga</p><p>ENVELHECIMENTO DOS TUBOS</p><p>perdas de carga</p><p>ENVELHECIMENTO DOS TUBOS</p><p>perdas de carga</p><p>Rugosidade absoluta (e, ε ou K)- é a medida das saliências da parede do tubo, ou seja, se houver</p><p>protuberâncias de 1 mm, essa é a rugosidade absoluta.</p><p>Rugosidade relativa- é a divisão da rugosidade absoluta pelo diâmetro do tubo: e/D.</p><p>A rugosidade relativa é expressa pelo quociente entre o diâmetro da tubulação e a rugosidade absoluta (D/ ε).</p><p>O coeficiente de atrito f deve ser escolhido de maneira que produza a perda de carga correta, portanto, não</p><p>pode ser uma constante, pois depende da velocidade, diâmetro, massa específica, viscosidade e rugosidade</p><p>(ábaco de Moody-Rouse).</p><p>perdas de carga</p><p>perdas de carga</p><p>FÓRMULAS PARA A DETERMINAÇÃO D COEFICIENTE “F”</p><p>perdas de carga</p><p>FÓRMULAS PARA A DETERMINAÇÃO D COEFICIENTE “F”</p><p>Fórmulas específicas para condutos lisos (regime turbulento)</p><p>perdas de carga</p><p>FÓRMULAS PARA A DETERMINAÇÃO D COEFICIENTE “F”</p><p>Fórmulas específicas para condutos rugosos no regime turbulento de</p><p>transição</p><p>perdas de carga</p><p>FÓRMULAS PARA A DETERMINAÇÃO D COEFICIENTE “F”</p><p>Fórmula Geral para o Cálculo do ̈ f¨</p><p>Em 1976 Swamee & Jain criou uma fórmula muito utilizada, mas que teia limitações em seu uso:</p><p>As limitações eram?</p><p>perdas de carga</p><p>FÓRMULAS PARA A DETERMINAÇÃO D COEFICIENTE “F”</p><p>Fórmula Geral para o Cálculo do ̈ f¨</p><p>perdas de carga</p><p>obrigada!</p>