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Rugosidade e perda de carga no escoamento forçado de líquidos: Experimentos em tubos USP., Notas de estudo de Engenharia de Materiais

Escola de Engenharia de LorenaEngenharia de Materiais

Os resultados de experimentos realizados na universidade de são paulo, escola de engenharia de lorena, sobre o estudo da influência da rugosidade e perda de carga no escoamento forçado de líquidos. O documento detalha as medições de pressão, massa e tempo de enchimento de água em tubos de diferentes diâmetros e comprimentos, além da determinação do número de reynolds e fator de atrito. Os resultados mostram que a rugosidade relativa não influencia a perda de carga, mas o diâmetro e comprimento dos tubos afetam as perdas de carga distribuídas.

Tipologia: Notas de estudo

2013

Compartilhado em 11/07/2013

tayna-ribeiro-toledo-8
tayna-ribeiro-toledo-8 🇧🇷

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Universidade de São Paulo
Escola de Engenharia de Lorena – EEL
Fenômenos de Transporte Experimental
Experimento – 3
Tema: Estudo da influência da perda de carga e da rugosidade no
escoamento forçado de líquidos.
Profº.: Sérgio Roberto Montoro
Grupo 4
Juliana Reis
Matheus Batista
Raíza Lopes
Natalya Costa
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Baixe Rugosidade e perda de carga no escoamento forçado de líquidos: Experimentos em tubos USP. e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia de Materiais, somente na Docsity!

Universidade de São Paulo

Escola de Engenharia de Lorena – EEL

Fenômenos de Transporte Experimental

Experimento – 3

Tema: Estudo da influência da perda de carga e da rugosidade no

escoamento forçado de líquidos.

Profº.: Sérgio Roberto Montoro

Grupo 4

Juliana Reis

Matheus Batista

Raíza Lopes

Natalya Costa

I. Introdução

Sempre que um fluido escoa de um ponto para outro no interior de um tubo há

perda de energia. Essa energia é dissipada devido ao atrito do fluído com a parede

interna do tubo. Por isso, quanto mais rugosa for a parede da tubulação (ou quanto

maior for a viscosidade do fluído), maior será a perda de energia, que para gases é

chamada de queda de pressão e para líquidos, perda de carga.

Nesse experimento, foram calculadas as perdas de cargas distribuídas ao

longo de tubulações que escorrem água para verificar a influência do tamanho e do

diâmetro da tubulação nas perdas.

As perdas de cargas distribuídas se devem aos efeitos do atrito no

escoamento desenvolvido em tubos de seção constante. Porém há também, perdas

de cargas localizadas que são causadas pela presença de acessórios presentes em

tubulações como registros, válvulas, curvas, etc. A soma das perdas, resulta na

perda de carga total.

As perda de carga tem sido alvo de estudos há tempo, por volta de dois

séculos, para que fossem estabelecidas leis que se adequassem ao comportamento

de perda de energia no interior das tubulações. Em 1845, Darcy e Weisbach

conseguiram deduzir uma equação que é utilizada universalmente e é tida como a

mais precisa:

onde: hf = perda de carga ao longo do comprimento do tubo ( mcf ); f = fator de atrito de Darcy- Weisbach (adimensional); L = comprimento do tubo ( m ); V = velocidade do líquido no interior do tubo ( m / s ); D = diâmetro interno do tubo ( m ); g = aceleração da gravidade local ( m / s^2 ).

O fator de atrito não foi rapidamente determinado. Apenas depois de quase

100 anos da equação ter sido proposta, é que Colebrook e White estabeleceram

uma equação para a determinação do fator de atrito f , que é:

em que: k = rugosidade equivalente da parede do tubo ( m ); Re = número de Reynolds (adimensional).

O número de Reynolds permite avaliar o tipo do escoamento (a estabilidade

do fluxo) e pode indicar se o fluxo é laminar ou turbulento. Por exemplo, para água

escorrendo em um tubo cilíndrico, para valores menores que 2.000 o fluxo será

No experimento B 2-3 não foi possível ajustar as outras pressões necessárias,

  • Tubo A. 1-3
  • Pmáx
  • Pmín
  • ∆P (mmHg)
  • ∆P (Pa) 2666, 45 2133,16 1599,87 1066,58 533,
  • massa (kg) 2,5 2,39 1,7625 1,36 0,
  • tempo (s)
  • Vazão (kg/s) 0,25 0,239 0,17625 0,136 0,
  • Vazão (m^3 /s) 2,5E-04 2,39E-04 1,77E-04 1,36E-04 9,4E-
  • velocidade (m/s) 5,24 5,01 3,7 2,85 1,
  • perda distribuída (hd) 0,2724 0,2179 0,1634 0,1089 0,
  • Re 40730,5941 38938,4479 28715,0688 22157,4432 15314,
  • F 0,02224 0,022495 0,02428 0,02590 0,
  • Tubo A. 2-3
  • Pmáx
  • Pmín
  • ∆P (mmHg)
  • ∆P (Pa) 1333,22 1066,58 799,93 533,29 399,
  • massa (kg) 2,1 1,85 1,595 1,475 1,
  • tempo (s)
  • Vazão (kg/s) 0,21 0,185 0,1595 0,1475 0,
  • Vazão (m3/s) 2,10E-4 1,85E-4 1,60E-4 1,48E-4 1,10E-
  • velocidade (m/s) 4,40 3,88 3,34 3,09 2,
  • perda distribuída (hd) 0,1362 0,10896 0,08172 0,05448 0,
  • Re 34213,699 30140,63961 25986,119 24031,0505 17840,
  • F 0,02324 0,02398 0,02489 0,02538 0,
  • Tubo B. 1-3
  • Pmáx
  • Pmín
  • ∆P (mmHg)
  • ∆P (Pa) 6666,12 5332,89 3999,67 2666,45 1333,
  • massa (kg) 1,7225 1,6 1,39 1,17 0,
  • tempo (s)
  • Vazão (kg/s) 0,17225 0,16 0,139 0,117 0,
  • Vazão (m3/s) 1,73E-4 1,60E-4 1,39E-4 1,17E-4 8,84E-
  • velocidade (m/s) 5,54 5,14 4,47 3,76 2,
  • perda distribuída (hd) 0,6795 0,5436 0,4077 0,2718 0,
  • Re 39117,6693 36335,7161 31566,6533 26570,4924 20041,
  • F 0,02247 0,02289 0,02371 0,02475 0,
  • Tubo B. 2-3 por este motivo, foram feitas apenas duas medições.
  • Pmáx
  • Pmín

[1] FOX, R.W., MCDONALD, A.T. Introdução à Mecânica dos Fluidos. 4.ed. Rio de

Janeiro: Guanabara, 1995.

[2] HUGHES, W.F., BRIGHTON, J. Dinâmica dos Fluidos. Mc Graw Hill, 1979.