Apostila de hidráulica

PERDA DE CARGA EM CONDUTOS FORÇADOS

O líquido ao escoar em um conduto é submetido a forças resistentes exercidas pelas paredes da tubulação e por uma região do próprio líquido. Nesta região denominada camada limite há um elevado gradiente de velocidade e o efeito da velocidade é significante. A conseqüência disso é o surgimento de forças cisalhantes que reduzem a capacidade de fluidez do líquido. O conceito de camada limite foi desenvolvido em 1904 por Ludwig Prandtl.

O líquido ao escoar transforma (dissipa) parte de sua energia em calor. Essa energia não é mais recuperada na forma de energia cinética e/ou potencial e, por isso, denomina-se perda de carga. Trata-se de perda de energia devido ao atrito contra as paredes e à dissipação devido à viscosidade do líquido em escoamento.

Para efeitos de estudo e de cálculos para dimensionamentos em engenharia, a perda de carga, denotada por Δh ou hp, é classificada em perda de carga contínua, ou linear, denotada por: Δh’, hf ou hL; e perda de carga singular, Δh’’ ou hS.

As perdas de carga lineares são aquelas devido ao fluxo em trechos retilíneos de tubulação, enquanto que as singulares, são devidas à trechos curvos, à peças e dispositivos especiais instalados na linha onde se está verificando ou calculando as perdas de carga, sendo assim denominadas como perdas de carga singulares.

Conforme visto anteriormente, temos na figura abaixo, e na respectiva equação da conservação de energia de Bernoulli, o seguinte:

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Considerando agora o mesmo esquema ilustrado acima, para uma tubulação sem variação de diâmetro, sabe-se que a velocidade média nas duas seções será igual, pois a vazão e o diâmetro do conduto são constantes (equação da continuidade).

Assim, pode-se definir, para a perda de carga entre os pontos 1 e 2, o seguinte:

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A perda de carga linear quando expressa por unidade de comprimento do conduto, é chamada de perda