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Guias e Dicas
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perda de carga em tubulações, Notas de estudo de Engenharia Mecânica

dados para dimensionar perdas de carga em uma tubulação

Tipologia: Notas de estudo

2010

Compartilhado em 18/11/2010

carlos-silva-o7g
carlos-silva-o7g 🇧🇷

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Baixe perda de carga em tubulações e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Mecânica, somente na Docsity! 1 Perda de carga em tubulações pressurizadas Bases para o dimensionamento Escoamento em condutos forçados • É o escoamento em condutos sob pressão • Características: – Geralmente em regime permanente e uniforme – Turbulento • Perda de carga – Decorre do atrito entre a água e as paredes da tubulação, transmitida ao interior do fluido através da viscosidade. – É função da rugosidade das paredes • > rugosidade  > turbulência  > perda de carga – É função da velocidade do escoamento • Quanto > velocidade  > perda de carga – É separada em duas partes: • Localizada – Em curvas – Registros – Vál vulas etc • Ao longo da tubulação 2 Escoamento em condutos forçados • Estimativa da perda de carga – Equação de HAZZEN-WILLIAMS • Pode ser usada também em canais abertos. Recomendada sua aplicação somente quando a água estiv er à temperatura ambiente e para diâmetro da tubulação ≥ 2”: 54,063,0355,0 JCDv  54,063,22788,0 JCDQ 852,1 17,1 1 806,6       C v D J 852,1 87,4 1 641,10      C Q D J Q = v azão, m3 s-1; v = velocidade média, m s-1; D = diâmetro da tubulação, m; J = perda de carga, mca m-1  (mca = metro de coluna d’água); C = coef iciente dependente da natureza da parede do tubo (material e estado de degradação) Escoamento em condutos forçados • Estimativa da perda de carga – Equação de HAZZEN-WILLIANS • Pode ser usada também em canais abertos. Recomendada sua aplicação somente quando a água estiv er à temperatura ambiente e para diâmetro da tubulação ≥ 2”: Outros métodos menos usados: - Manning - Darcy -Weisbach 5 Escoamento em condutos forçados • Perdas localizadas expressas em equivalente de comprimento (m de tubulação) – aço e ferro fundido – Esses v alores devem ser acrescidos à tubulação para o cálculo de hf, como pelo uso de Hazzen-Williams • Pág 139 - ... Apêndice 2 - Diagrama de Moody, segundo H. Rouse R= vp v a 168 2 4 68! 2 4688 2 4 688 2 Alugo: / Aos =2h9 Pol oro 008 006 005 cos e 003 1 ao2s 7? 002 Material (novo) 1Ô3E (me ooja Vidro, cobre liso Coe Aço estrredo 25-16] , Lião abiá ferro fundido fofo)fO — 50 | E-21ognVr-G8] Ferro galvanizado 5 - 20 H5 - ave Foto asfettado 5-1 Concreto 25 -280 t Aço rebitodo Te 760 + coro ocog pla “o CEA OMI CT E 68 24 6817 aVE = E vigas REEISaRENTO Se SonaNos EN o fem om cen * Pág ue cre of e tea : + e 3 : H am É Hi Par tbem de Homent 4-0” Draciômetro em meros Pa 7 • Pág 139 - ... Escoamento em condutos forçados • Velocidade admissível em uma tubulação – Quanto maior a velocidade do escoamento, menor será o diâmetro necessário para se obter a vazão necessária, porém, existe um elevado aumento das perdas de carga, aumento do desgaste e corrosão da tubulação e maior sensibilidade aos golpes de aríete. – Nas tubulações de recalque (pressão positiva), deve-se trabalhar com velocidades entre 0,6 e 2,4 m s-1, sendo o intervalo mais comumente usado 1,0 a 2,0 m s-1. 10 Condutos com múltiplas saídas Dimensionamento 1- Tubo com engate rápido 2 - Válvula de linha 3 - Curva de derivação para lateral com engate rápido 4 - Tampão com engate rápido 1 12 Irrigação por aspersão Xique-xique Inclinação  geralmente 30° Sub-copa  6° Rotação - Impacto do braço oscilante ou da água sobre o braço Rotação -Jato de água -Aspersores de menor diàmetro •Componentes Aspersores  Tipos - Rotativos  + utilizados em irrigação *2 rpm para aspersores pequenos * 0,5 rpm para aspersores gigantes  canhões hidráulicos - Estacionários - Tubos perfurados Um até três bocais por aspersor Pressão x diâmetro do bocal Raio de alcance, vazão e intensidade de precipitação 15 Hidráulica de aspersores • Vazão do aspersor – Proporcional à raiz quadrada da pressão de serviço: • Pac = pressão de serv iço conhecida ou indicada pelo f abricante • qac = v azão de serv iço fornecida pelo fabricante para Pac • Pa = pressão desejada para obter a v azão desejada qac 2        ac a ac a q q P P Perdas de carga em linhas laterais – múltiplas saídas • Utiliza-se a equação de Hazzen-Williams, com um fator de correção para movimento não permanente – Cada aspersor reduz a v azão na linha • Procedimento – Calcular a perda de carga “f ictícia” hf’ v azão que ocorreria caso a v azão fosse constante – Calcular o f ator de correção F '. hfFhf  87,4 85,1 ..641,10' D L C Q hf       2.6 9219,0 .2 1 3509,0 NAPLNAPL F  hf = perda de carga na linha lateral NAPL = número de aspersores (saídas) na linha lateral Q = v azão total na linha lateral (m3 s-1) D = diâmetro da tubulação (m) L = comprimento da linha (m) 16 Perdas de carga em linhas laterais – múltiplas saídas – Procedimento • Ponderar desnível na linha l ateral – >> aclive  + – >> declive  – – É aceitável variação de pressão de no máximo 20 % entre o primeiro e último aspersor da linha lateral • Isso corresponde à uma variação de cerca de 10 % na vazão  Uniformidade de distribuição • Perda de carga máxima possível em mca – hf’ DNPhf atm mcaatmP aa a   .20,0 10.0,2 Perdas de carga em linhas laterais – múltiplas saídas • Procedimento – Determinação do diâmetro da tubulação – D – Verif icação da perda de carga para o diâmetro estimado 205,085,1 ' ..641,10               hf L C Q D 87,4 85,1 ..641,10' D L C Q hf      Resultado f inal buscado hf ’ < hfa  Diâmetro adequado Se não, Recalcular com diâmetro superior Dependendo do projeto e, pref erentemente, se o sistema é f ixo, pode-se utilizar dois diâmetros da tubulação da linha lateral. 17 Cálculo • Considerar 13 saídas numa linha lateral, localizada à 300 m de uma fonte de captação • Desnível na linha principal – 26 m • Desnível na linha lateral – 3,4 m • Comprimento da linha lateral – 156 m • Vazão por aspersor – 1,03 m3 h-1 com Pac = 2,0 atm conf orme fabricante – Deseja-se • 1,11 m3 h-1 • Tubulação de PVC • Peças – Recalque  T, Curva de 45°, Registro de gav eta, v álvula de retenção, curv a de 90° – Sucção  válv ula de pé, criv o, curv a de 90° - tubulação de 8 m, desnív el de 3,0 m HG HR HS hf Estações de bombeamento  Altura manométrica total Hman • É a soma de todas as cargas que devem ser vencidas pelo conjunto moto-bomba. São as alturas geométricas de sucção e de recalque, mais a perda de carga. Além disso, o conjunto moto-bomba deve enviar uma dada vazão, ou seja, fornecer uma velocidade à água. 20 Moto-bombas • Velocidade de rotação – Relação entre as variáv eis de uma bomba hidráulica = Arara inn a erçento ra “eme Nani js de rmênio com vma nropiamentoHlngos Bombas axiais 21 Bombas centrífugas Figura 3. Tipos de rt em em fechado (SILVESTRE, 1987) Figura 1. Pares básicas de uma bomba centrifuga (BLACK, 1974). Figura 2. Bomba de múltiplos estágios, eixo vertical (HIWANG, 1984). 22 Moto-bombas * Curvascaracterísticas dasbombas Mask Peerdess: GW (1750 rpm) Q=110m'/h =0,030 ms =30 1/se Hy=50m. tra eric toáo (ua) z SET E Aim q Si vão om o pr 6) | 575678910 1520 30 dOSO Go ENIO SONO NO Vazão em matros cúbicos por hora (8/4) : Visura 42 - Diagramas de cobertura hidráulica das bombas MARK (bombas monoestágio). 26 Modelo DO Modelo DY N = 1750 rpm 3500 rpm  = 73,5% 75,5 % D (rotor) = 340 mm 179 mm Curv as para rotação constante do rotor 27 Moto-bombas • Curvas características para bombas em série e em paralelo e com relação à curva característica da tubulação Moto-bombas • Curvas características para bombas em série e em paralelo e com relação à curva característica da tubulação 30 Estações de bombeamento Moto-bombas • Altura máxima de sucção – Dev e ser aquela em que não ocorra cavitação      hhf g v PPHS vatmmx .2 2 Perda dev ida à geometria do rotor. Fornecida pelo f abricante.    Rvatmmx vmxatm NPSHhfPPHS h g v hfPHSP   .2 2 NPSHD  carga total disponív el para sucção NPSHR  requerida pela sucção 31 Moto-bombas • Altura máxima de sucção – Na prática: • Recomenda-se: – Até 6,5 m ao nív el do mar – Até 5,5 m em 1500 m de altitude – Até 4,5 m em 3000 m de altitude 32 Estação de bombeamento flutuante (Rio Paraupebas) 35 36 37
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