Número de Reynolds e Perda de Carga

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Unidade 1
Seção 2
Hidráulica e
Hidrometria
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1
Webaula 2
Número de Reynolds e Perda de Carga
Experimente
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Como vimos anteriormente, você é um
engenheiro que trabalha no projeto de uma
estação de tratamento de água (ETA). Durante
a reunião semanal de equipe, você é indagado
sobre as seguintes questões:
Situação-problema O regime de escoamento interfere na dissipação
de energia (perda de carga) sofrida pelo
escoamento?
Essas perdas de carga podem ter influência da
composição estrutural (material e acessórios
hidráulicos) da tabulação?
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Após o término desta seção, você será capaz de responder a
essas perguntas!
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4
Webaula 2
Número de Reynolds e Perda de Carga
Explore
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Conforme já vimos, o número de Reynolds,
representado por Re, é o fator de classificação
do regime de escoamento. Ele é o número
adimensional que relaciona as forças inerciais
com as forças viscosas. Assim, os regimes de
escoamento podem ser classificados como:
Número de Reynolds Re≤2000 - Regime laminar.
Re≥4000 - Regime turbulento.
Re≥2000 e ≤4000 - Regime de transição.
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Tendo conhecimento sobre o número de Reynolds como
parâmetro de classificação dos regimes de escoamento,
vamos avançar no tema e na construção do raciocínio sobre
escoamento em tubulações.
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Teoria da constância da carga de energia
Proposta por Daniel Bernoulli, a teoria da constância da carga de energia afirma que a carga da
energia é constante, independentemente da forma em que se apresenta.
Essa carga pode se encontrar em três formas distintas, conforme descrito a seguir:
= Carga de pressão
P
y
Z = Carga posição = Carga de cinética
v²
2g
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De acordo com a teoria de Bernoulli, a soma destas três formas de energia, presentes em uma
unidade volumétrica de líquido, seria constante:
+ Z + = constante
P
y
v²
2g
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Atenção
Essa é uma das teorias mais importantes da hidrodinâmica e é aplicável a diversas áreas dessa
ciência. Porém, ela desconsidera a viscosidade e o atrito, que são essenciais para
escoamentos reais.
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Para aplicar essa teoria a dois distintos pontos em escoamentos reais, considerando a
viscosidade e atrito, deve-se acrescentar a perda de energia – perda de carga –, resultando na
equação a seguir (considere ΔH_t = perda de carga total (m)):
Essa equação demonstra que apesar da energia ser constante, há perdas de carga no sentido
do escoamento, pois são as dissipações de energia necessárias para vencer as forças de
resistências ao movimento (atrito e acidentes físicos internos à tubulação).
+ Z1 + = + Z2 + + ΔHt
P1
y
ν2
2g
P2
y
v2
2
2g
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Categorias de perdas de carga
As perdas de carga podem ser classificadas em duas grandes categorias. Clique em cada uma
delas para saber mais:
Perda de carga distribuída Perda de carga localizada
Esta categoria trata da energia dissipada ao longo da tubulação, caracterizada por uma pequena quantidade de
dissipação por unidade de comprimento de tubulação. Ela é condicionada pela velocidade do escoamento,
diâmetro e rugosidade da tubulação.
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Cálculo de perda de carga distribuída
Existem diversas fórmulas para se calcular esta fração das perdas de carga. A principal delas é a
fórmula universal de perda de carga ou equação de Darcy-Weisbach, indicada a seguir. Clique
na fórmula para conhecer o significado dos seus elementos:
Legenda 
 
Δ𝐻 = perda de carga distribuída (m). 
𝑓 = fator de atrito. 
𝐿 = comprimento da tubulação (m). 
𝑣 = velocidade de escoamento (m/s). 
𝑔 = gravidade (m/𝑠²).
ΔH = f
L
D
v²
2g
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Cálculo de perda de carga distribuída
Existem diversas fórmulas para se calcular esta fração das perdas de carga. A principal delas é a
fórmula universal de perda de carga ou equação de Darcy-Weisbach, indicada a seguir. Clique
na fórmula para conhecer o significado dos seus elementos:
Laminar Turbulento
Por meio do diagrama de Moody,
representado pela tabela e por um
diagrama.
f =
64
Re
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Cálculo de perda de carga localizada
A perda de carga localizada pode ser representada de duas formas:
As equações utilizadas para cada uma delas, apesar de semelhantes, diferem em alguns fatores.
Para conhecer detalhes sobre as fórmulas e os cálculos, consulte o seu livro didático!
Por um coeficiente de perda de carga (k).
Por comprimento equivalente (Le), os quais são tabelados e, em geral, fornecidos pelos fabricantes.
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O vídeo “Mecânica dos fluidos - Diagrama de Moody-House. Como Usar?”, trata de uma rápida
e clara explanação publicada por Taylor (2015) sobre como utilizar o diagrama de Moody para
obtenção do fator de atrito (f):
Mecânica dos �uidos - Diagrama de Moody-House. Como Usar?(Fenômeno dos transportes)
Disponível em: . Acesso em: 9 dez. 2016.
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https://www.youtube.com/watch?v=K3EpLD9Y4s4
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Agora você deve ler a Seção 1.2 do livro didático.
É importante que você realize uma leitura
aprofundada da seção e faça as atividades:
As questões diagnósticas, disponíveis em seu
ambiente virtual, devem ser realizadas para que
você teste seus conhecimentos antes da aula.
O Avançando na Prática traz novas situações da
realidade que ajudarão você a compreender a
seção.
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Bons estudos!
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