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Estudo Sobre Perda de Carga Na Engenharia Hidráulica

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perda de carga
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   ESTUDO SOBRE PERDA DE CARGA NA ENGENHARIA HIDRÁULICAOBJETIVO: Elencar a importância do estudo referente à hidráulica de tubulações, verificando conceitos teóricos que rodeiam a análise do escoamento de fluidos incompressíveis em condutosforçados e uniformes, nos regimes laminar e turbulento. o entanto, essa abordagem n!o visa findar este amplo conte do, mas sim apresentar alguns aspectos sobre de que se trata, e como ocorre, mais especialmente do tipo de escoamento e sua relaç!o diretamente proporcional com a perda de carga. DESENVOLVIMENTO: # importante ressaltar que um escoamento tamb$m pode ser classificado como turbulento ou laminar. o escoamento laminar as partículas fluidas s!o constantes, seguindo tra%etórias regulares, sendo que as tra%etórias de duas partículas vi&inhas n!o se cru&am. 'á no escoamento turbulento a velocidade num dado ponto varia constantemente em grande&a e direç!o (n!o a movimento característico), com tra%etórias irregulares, e podendo uma mesma partícula locali&ar*se pró+ima do ei+o do tubo, ou as ve&es pró+ima da parede do tubo. enominam*se condutos forçados ou condutos sob press!o, as tubulações onde o líquido escoa sob uma press!o diferente da atmosf$rica. -s seções desses condutos s!o sempre fechadase o líquido escoa enchendo*as totalmente s!o em geral de seç!o circular, por$m, em casos especiais, como nas galerias das centrais hidrel$tricas ou nos grandes aquedutos, s!o utili&adas outras formas./m conduto $ dito uniforme quando apresentam superfície livre onde atua a  press!o atmosf$rica. e modo geral, o escoamento de um fluido n!o $ descrito pelo movimento individual de cada uma de suas partículas, mas $ especificado por sua densidade (0) e velocidade m$dia de escoamento (1m) numa determinada posiç!o e num determinado instante (2/34E5-, -. 6, 7897). # essencial destacar que o s condutos livres e os condutos forçados, embora tenham  pontos em comum, diferem em importante aspecto: os condutos livres apresentam superfície livre onde atua a press!o atmosf$rica, enquanto que, nos condutos forçados, o fluído enche totalmente a secç!o e escoa com press!o diferente da atmosf$rica.   - análise do processo de perda de carga em condutos forçado se fa& presente para o  preciso dimensionamento de sistemas de bombeamento e tubulações. ; fluido ao escoar em um conduto $ submetido a forças resistentes e+ercidas pelas paredes da tubulaç!o e  por uma regi!o do próprio líquido, denominada camada limite. -ssim, há o surgimento deforças cisalhantes (atritos) que dissipam energia principalmente em forma de calor. Essa energia n!o $ mais recuperada e por isso, denomina*se perda de carga (<=). - perda de carga distribuída ocorre ao longo do trecho, tubulaç!o, singularidades. 2uando um líquido escoa de um ponto para outro no interior de um tubo, pode ocorrer sempre uma perda de energia, denominada perda de press!o, ou perda de carga (>istemas de bombeamento de líquidos). Esta perda de energia $ apropriada principalmente ao atritodo fluído com uma camada estacionária aderida à parede interna do tubo. ; emprego de tubulações no transporte de fluídos pode ser reali&ada de duas formas: tubos fechados e canais abertos. ;s canais abertos como o próprio nome di& s!o abertos para a atmosfera, recebendo o nome de canais e destinados principalmente ao transporte de água. ;s condutos fechados se caracteri&am pela press!o ser maior que a atmosf$rica, sendo assim denominados dutos sob press!o. Estes s!o característicos nos escoamentos  provocados por bomba hidráulica. Em suma, perda de carga a energia perdida pela unidade de peso do fluido quando este escoa (?@/E443, A.BCC9). - perda de carga, $ a dissipaç!o de energia por unidade de peso ela acarreta uma diminuiç!o da press!o estática do escoamento, sendo que esta diminuiç!o pode ser  observada pela representaç!o da 5inha de Energia do escoamento, que $ o lugar geom$trico que representa a carga total de cada seç!o do escoamento. eve* se reforçar que o estudo do escoamento de um fluido real, $ at$ nos dias de ho%e dito como empírico, sendo que nem sempre o cálculo teórico corresponde aos resultados observados na  prática, fato que pode ser observado sobretudo para n meros de @eDnolds elevados. (   ?EE44, 6.;., FE@>, '.E.,78G9)  o cotidiano a perda de carga muito utili&ada, principalmente em instalações hidráulicas.Hor e+emplo, quanto maior as perdas de cargas em uma instalaç!o de bombeamento,maior será o consumo de energia da bomba. Hara estimar o consumo real de energianecessária que o cálculo das perdas se%a o mais preciso possível. o caso de escoamentosreais, a atenç!o principal s!o para os efeitos do atrito. Estes provocam a queda da press!o,causando uma IperdaI, quando comparado com o caso ideal, sem atrito. Hara simplificar a análise, a IperdaI será dividida em distribuídas e locali&adas. 6omo os dutos de seç!ocircular s!o os mais comuns nas aplicações de engenharia, a análise básica será feita parageometria circular. ;s resultados podem ser estendidos a outras formas pela introduç!odo diâmetro hidráulico. - perda de carga total (=p) $ considerada como a soma das perdas distribuídas (hf) devidas aos efeitos de atrito no escoamento completamentedesenvolvido em tubos de seç!o constante, com as perdas locali&adas (hs) devidas aentradas, acessórios, mudanças de área etc. 6onsequentemente, consideramos as perdasdistribuídas e locali&adas em separadoI(A;J, H@346=-@ E 6;-5, BC7C).>egundo o teorema de ?ernoulli, a perda de carga pode ser classificada em perda de carga Distribuída ,   e em perda de carga L!a i#ada . -s perdas de carga distribuídas se deve aosefeitos do atrito no escoamento completamente desenvolvido em tubos de seç!o constante,enquanto que as locali&adas s!o srcinadas em trechos curvos (válvulas, registros, luvas, curvas,etc.), em peças e dispositivos especiais instalados na linha em estudo. -s perdas distribuídasocorrem devido ao atrito entre as diversas camadas do escoamento e ainda ao atrito entre ofluido e as paredes do conduto (>4@EE4E@, 1.5. E4 -5, 789B).IHoucos problemas mereceram tanta atenç!o ou foram t!o investigados quanto o dadeterminaç!o das perdas de carga nas canali&ações. -s dificuldades que se apresentam ao estudoanalítico da quest!o s!o tantas que levaram os pesquisadores às investigações e+perimentaisI(-KE1E; E4; E4 -5., BCCL). -ssim foi que meados do s$culo 78 os engenheiros hidráulicos @emi H.M. arcD (79CL*79N9) e 'ulius Oeisbach (79CP*79G7), após in meras e+periQncias estabeleceram uma dasmelhores equações empíricas para o cálculo da perda de carga distribuída ao longo dastubulações, por$m foi só em 78RP que @ouse vem a chamá*la de IarcD*OeisbachI, por$m este nome n!o se torna universal at$ perto de 789C. - equaç!o de arcD*Oeisbach$ tamb$m conhecida por fórmula /niversal para cálculo da perda de carga distribuída(E44;,7889). 'á no caso da perda de carga locali&ada o escoamento num sistema de tubos podemnecessitar passar por uma diversidade de acessórios, curvas ou mudanças s bitas de área.Herdas de carga adicionais s!o encontradas, sobretudo, como resultado da separaç!o doescoamento. - energia $ eventualmente dissipada pela mistura violenta nas &onasseparadas. Essas perdas ser!o menores e denominadas perdas locali&adas se o sistemaconsistir em longos trechos de seç!o constante. Este tipo de perda de carga ocorre nomomento em que o escoamento do fluido sofre algum tipo de perturbaç!o, causada, por modificações na seç!o do conduto ou em sua direç!o. Harticularmente essas perturbaçõescausam o aparecimento ou o aumento de turbulQncias, responsáveis pela dissipaç!oadicional de energia. -s perdas de carga nesses locais s!o denominadas de perdas decarga locali&adas. -lguns autores chamam as mudanças de direç!o ou de seç!o desingularidades. >endo assim, pode*se di&er que este tipo de perda $ causado pelosacessórios de canali&aç!o isto $, as diversas peças necessárias para a montagem da  tubulaç!o e para o controle do flu+o do escoamento, que provocam variaç!o brusca davelocidade, em módulo ou direç!o, intensificando a perda de energia nos pontos ondeest!o locali&adas. ; escoamento sofre perturbações bruscas em pontos da instalaç!o taiscomo em válvulas, curvas, reduções, e+pansões, emendas entre outros (@;/>E, =.,36E, >., BCCP). CONCLUS$O: ; estudo das perdas de carga $ de grande importância para o corretodimensionamento de sistemas de máquinas de flu+o e de tubulações em pro%etos hidráulicos,significando minimi&aç!o dos custos do pro%eto e maior eficiQncia do sistema. /m assunto t!oe+plorado, em quase todos os segmentos da ind stria, $ muito bem estabelecido pela literatura,ent!o sua modelagem $ amplamente difundida. /ma dificuldade ao correto dimensionamentodas máquinas de flu+os se dá particularmente por suas in meras equações para a soluç!o de problemas cotidianos, o que torna o conhecimento do engenheiro fundamental paradesempenhar algumas funções em diversas áreas da ind stria. RE%ER&NCIAS: @;/>E, =., 36E, >. =istorD of hDdraulics. 3n: A;J, @. O. c;-5, -. 4. 3ntroduç!o à mecânica dos fluidos. P. ed. 546 Editora 5tda., @io de 'aneiro S @', BCCP.2/34E5-, -. 6. 4urbo máquinas hidráulicas. 3n: TTTTTT=idráulica. 7. ed. 5isboa: Aundaç!o 6alouste MulbenUian, 7897. p. L8L*R9G.?@/E443, A., ecânica dos Aluidos. BV Ediç!o, Hearson Hrentice =all, BCC9.A;J, @. O., 6;-5, -. 4., H@346=-@, H. '., 3ntroduç!o a ecânica dos fluidos. GV Ediç!o, 546, BC7C. E44;, -., AE@-EK, .A., -@-/';, @., 34;, -. E., anual de hidráulica. 9V Ediç!o, ?lucher, 7889.H;@4;, @;@3M; ., =idráulica ?ásica. RV Ediç!o, EE>6*/>H, BCCP/>;, ?.@., F;/M, .A., Aundamentos da ecânica dos Aluidos. GV Ediç!o, Edgard ?lucher, BCCR.>4@EE4E@, 1.5., OF53E, E.?., ecânica dos Aluidos. GV Ediç!o, cMraW*hill do ?rasil, 789B.@;4-1-, ;., -plicações Hráticas em Escoamento de Aluidos: 6álculo de tubulações, válvulas de controle e bombas centrifugas. 546, BC7B.?EE44, 6.;. X FE@>, '.E. * AenYmenos dos 4ransportes, 78G9.@E>EE . A. - variaç!o das características hidráulicas em condutos forçados devido à infestaç!o pelo 5imnoperna fortunei. BCCG. issertaç!o (estrado em >aneamento, meio ambiente e recursos hídricos) S /niversidade Aederal de inas Merais, ?elo =ori&onte .

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