Perda de carga
Perda de carga é a energia perdida pela unidade de percurso do fluido quando este escoa. Termo muito utilizado em engenharia e mecânica dos fluidos.
A perda de carga num tubo ou canal, é a perda de energia dinâmica do fluido devido à fricção das partículas do fluido entre si e contra as paredes da tubulação que os contenha.
Podem ser contínuas, ao longo dos condutos regulares, acidental ou localizada, devido a circunstâncias particulares, como um estreitamento, uma alteração de direção, a presença de uma válvula, etc.
Perda de carga em conduto retilíneo
Se o fluxo é uniforme, ou seja, que a seção é constante, e portanto a velocidade também é constante, o princípio de Bernoulli, entre dois pontos pode ser escrito da seguinte forma:
onde:
- = constante gravitacional;
- = altura geométrica na direção da gravidade na seção ou ;
- = pressão ao longo da linha de corrente;
- = densidade do fluido;
- = perda de carga; ; sendo a distância entre as seções 1 e 2; e, a variação na pressão manométrica por unidade de comprimento ou inclinação piezométrica, valor que se determina empiricamente para os diversos tipos de material, e é função do raio hidráulico e da rugosidade das paredes e da velocidade média da água.
Expressões práticas para o cálculo
Para tubos cheios, onde , a fórmula de Bazin se transforma em:
Os valores de são:
- 0,16 para tubos de aço sem soldadura
- 0,20 para tubos de cimento
- 0,23 para tubos de ferro fundido
Simplificando a expressão anterior para tubos de ferro fundido:
A fórmula de Kutter, da mesma forma pode ser simplificada:
Com m = 0,175;
Com m = 0,275;
Com m = 0,375;
Perdas de carga localizadas
As perdas de carga localizadas ou acidentais são expressas como uma fração ou um múltiplo da chamada "altura de velocidade" da forma:
Onde:
- = perda de carga localizada;
- = coeficiente de perda de carga distribuída, ou fator de atrito de Darcy;
- = comprimento da tubulação (tubos + acessórios);
- = velocidade média da água, antes ou depois do ponto singular, conforme o caso;
- = Coeficiente determinado de forma empírica para cada tipo de ponto singular
| Tipo de singularidade | K |
| Válvula de comporta totalmente aberta | 0,2 |
| Válvula de comporta metade aberta | 5,6 |
| Curva de 90º | 1,0 |
| Curva de 45º | 0,4 |
| Válvula de pé | 2,5 |
| Emboque (entrada em um tubo) | 0,5 |
| Saída de um tubo | 1,0 |
| Alargamento brusco | (1-(D1/D2)²)² |
| Redução brusca de seção (Contração) | 0,5(1-(D1/D2)²)² |
Referências
- Bear, J. 1972. Dynamics of Fluids in Porous Media, Dover. ISBN 0-486-65675-6.
- R. Byron Bird; Warren E. Stewart; Edwin N. Lightfoot; Fenômenos de Transporte; Editora LTC; 2004; ISBN 8521613938
- Washington Braga Filho; Fenômenos de Transporte Para Engenharia; Editora LTC; 2006; ISBN 8521614721