Universidade Estadual de GoisUnUCET Unidade Universitria de Cincias Exatas e TecnolgicasEngenharia AgrcolaDeterminao da Perda de Carga e Coeficiente de atrito em Tubulaes de Cobre e PVCAnpolis 2010Alunos:Ana Cludia OliveiraFausto Rafael LeoJssica MenezesJuvncio Otvio de SouzaLara Neiva de SiqueiraLarissa RibeiroLuis Henrique CostaLuiz Henrique AlvesNathlia MonteiroRafael A. QueirozRodrigo MouraThiago H. OliveiraINTRODUOO estudo do processo de perda de carga em condutos forados se faz presente para o correto dimensionamento de sistemas de bombeamento e de tubulaes. O lquido ao escoar emumcondutosubmetidoaforas resistentes exercidas pelas paredes da tubulao e por uma regio do prprio lquido, denominada camada limite. Assim, h o surgimento de foras cisalhantes que reduzem a capacidade de fluidez do lquido. O lquido, ao escoar, dissipa parte de sua energia, principalmente, em forma de calor. Essa energia no mais recuperada como energia cintica e potencial e, por isso, denomina-se perda de carga (H). A perda de carga pode serclassificada , distribuda ao longo do trecho e localizada (presena de conexes, aparelhos, singularidades em pontos particulares do conduto). O escoamento de um fluido descrito pelo movimento individual de cada uma de suas partculas, mas especificado por sua densidade () e velocidade de escoamento (V) numa determinada posio e num determinado instante.Ao escoar por um conduto forado, o fluido submetido a variaes de presso, decorrentes de variao na elevao da tubulao, da velocidade de escoamento ou ainda do atrito do fluido com a face interna da parede do conduto.A viscosidade tem uma influncia sobre o perfil de velocidades ao longo de uma dadaseotransversal deumatubulaoemanlise. Tomando-secomorefernciao escoamentodeumdeterminado fluido sobre uma placa de comprimento semi-infinito, observa-se a ocorrncia de dois regimes distintos quanto estrutura das linhas de fluxo. Noescoamentolaminar ounoregimelaminar, ofluidosemoveemcamadas, com velocidade constante. As partculas movem-se de forma ordenada, mantendo sempre a mesma posio relativadasseestransversaisdotubo,como ocorrenas redues e ampliaes,mas tambm ao grau de aspereza e de regularidade de sua superfcie interna. Em ambos os casos, essa variao na velocidade provoca uma perda de energia hidrulica, denominada de perda de carga. Aperdalocalizadadevidoasingularidades, taiscomoampliaes, redues, curvas, vlvulas com rea transversal no constante a perda distribuda devido ao atrito dofluidocomas paredes doconduto, aolongodetodaasuaextenso, comrea transversal constante.MATERIAIS E MTODOSO ensaio foi realizado no laboratrio de hidrulica da Universidade Estadual de Goiseteveporobjetivomedirasperdasdecargalinear aolongodetuboslisose rugosos.As mangueiras de leitura foram ligadas aos piezmetros e as tomadas de presso do medidor tipo Pitot e dos pontos para avaliao da perda de carga nos tubos de PVC e Cobre. Em seguida ligou-se o sistema a uma bomba centrfuga.As medidas de vazo foram feitas pelo mtodo direto em um reservatrio de rea conhecida. Temos que, o peso especifico do mercrio 13,6 vezes maior que o da gua, logo, a diferena de perda de carga para este experimento foi de 11 mca.A determinao da vazo pelo mtodo direto foi encontrada pela frmula:tA hQ (1)Em que:Q vazo m.s-1h - altura de gua (m)t - tempo (s)A seo da tubulao (m)A perda de carga foi calculada utilizando a equao de Darcy Weiss Bach, dada por: g DLvf hf2 (2)Em que:hf -perda de carga na tubulao (m)f - coeficiente de atrito (adimensional)L comprimento da tubulao (m)v velocidade de escoamento (m/s)D dimetro (m)g acelerao da gravidade (m/s)Para clculo do coeficiente de atrito f utilizamos a equao de Swamee-Jam, que dada por: 125 , 01669 , 082500 74 , 57 , 3ln 5 , 964;'11]1

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NR NR DeNRf(3)Em que:f coeficiente de atrito (adimensional)NR nmero de Reynolds (adimensional)e rugosidade da tubulao (m)D dimetro da tubulao (m)As vazes encontradas atravs do mtodo direto esto descritas na Tabela 1. Os valores inicialmente obtidos na tubulao de cobre foram descartados pelo fato da vazo encontradatersidomuitoaltaparaoestudoemquesto. Paraasdemaisobservaes foram obtidas vazes entre 0, 000749 e 0, 00183 m.s-1.Tabela 1 Determinao da Vazo pelo Mtodo DiretoApartir dosvaloresobtidoseutilizandoaEq. 2, obtiveram-seosvaloresdo coeficientedeatrito. Posteriormente, pelaEq. 3, obtiveram-seosvaloresdeperdade carga para as tubulaes analisadas.DETERMINAO DA VAZO PELO MTODO DIRETOTUBULAOL (m) P1/ P2/ (P1 - P2)/ TUBULAO TEMPO(s) ALTURA (m) VAZO (m/s)COBRE (1) 1,50 12,30 4,30 8,00 COBRE (1) 15,51 0,287 0,00183608PVC (3) 1,50 12,60 4,20 8,40 PVC (3) 15,51 0,280 0,00179130PCV (4) 1,50 27,00 8,00 19,00 PCV (4) 18,81 0,142 0,00074907COBRE (1) 1,50 13,70 2,70 11,00 COBRE (1) 12,23 0,280 0,00227171Tabela 2 Perda de Carga e Coeficiente de atritoNota-se que com o aumento da perda de carga houve diminuio da vazo. Isso pode ser claramente visto quando se observa as tubulaes de PVC, pois o tubo de PVC que estava na terceira posio apresentou perda de carga de 8,4 mca e 1,8 . 10-3 m3/s de vazo e o tubo de PVC que estava na quarta posio apresentou perda de carga de 19 mca e 7,5 . 10-4 m3/s.CONCLUSOApartir dopresenteexperimentopodeseobservar queaperdadecarganas tubulaes de cobre e PVC tiveram valores pouco diferentes, devido principalmente ao regime de escoamento adotado. Em situaes de regime de transio ou turbulncia, os valores das diferentes tubulaes iro se distanciar em funo das propriedades fsicas do material.Os valores obtidos no devem ser tomados como referncia para outros estudos por falhas na preciso do piezmetro utilizado.REFERNCIASAZEVEDO NETTO et al. Manual de hidrulica - 1998Perda de Carga Utilizandoa equao de Darcy Weisbach e coeficiente f por Swanee JamTUBULAOL (m) Dimetro P1/ P2/ (P1 - P2)/ ReCOBRE (1) 1,50 0,022 12,30 4,30 8,00 106299,27PVC (3) 1,50 0,022 12,60 4,20 8,40 103706,61PCV (4) 1,50 0,022 27,00 8,00 19,00 43367,04TUBULAOTEMPO(s)ALTURA (m)VAZO (m/s)Velocidade (m/s)Coeficiente de atrito fPerda de Carga Hf (m)COBRE (1) 15,51 0,287 0,00183608 4,83178510 0,14 11,36PVC (3) 15,51 0,280 0,00179130 4,71393668 0,14 11,12PCV (4) 18,81 0,142 0,00074907 1,97122891 0,17 2,23