Mecânica dos Fluidos - Perda de Carga

Introdução Teórica

Perda de carga: é a conversão irreversível de energia mecânica ao longo do escoamento em energia térmica indesejada mais a perda de energia através da transferência de calor ao longo do escoamento. Se o escoamento fosse admitido como sem atrito, a velocidade numa seção seria uniforme e a equação de Bernoulli preveria perda de carga nula. Portanto, como no estudo de um fluido real o atrito é relevante, a equação de Bernoulli deve ser modificada, incluindo-se o termo de perda de carga total entre os pontos do escoamento em estudo, isto é:

Onde: ht = perda de carga total entre os pontos de estudo.

Unidades:
No SI: [ht] = m2/s2

No SIG: [ht] = ft2/s2

Outra forma de escrever a equação de Bernoulli modificada é:

Desta forma, teríamos a perda de carga anterior dividida pela aceleração da gravidade, que teria a seguinte unidade:

No SI: [ht/g] = m

No SIG: [ht/g] = ft

Na prática a segunda forma da eq. de Bernoulli modificada é mais utilizada. Dependendo do estudo que se venha a fazer utiliza-se a primeira ou a segunda forma.

PERDA DE CARGA DISTRIBUÍDA E PERDA DE CARGA LOCALIZADA

A perda de carga total ht divide-se em duas formas: distribuída (ao longo da tubulação) e localizada (num ponto específico do escoamento).

Perda de carga distribuída: a perda de carga distribuída (hl) é devida à ação das tensões de cisalhamento ao longo da tubulação e é função de várias grandezas: velocidade média V do fluido escoante, massa específica  do fluido escoante, comprimento L da tubulação (ou do trecho considerado), viscosidade dinâmica  do fluido escoante, diâmetro D da tubulação e rugosidade e do material do tubo. Relacionando-se dimensionalmente estas grandezas pode-se escrever que a perda de carga distribuída hl pode ser escrita pela equação:

Onde: f = fator de atrito da tubulação  f = f(e/D, Rey) e/D = rugosidade relativa da tubulação

Para se determinar o valor de f deve-se ter as seguintes