Perda de Pressão
Perda de Pressão (ou perda maior) num tubo, tubo ou conduta pode ser calculado com a equação de Darcy-Weisbach
Δpmajor_loss = λ (l / dh) (ρf v2 / 2) (1)
where
Δpmajor_loss = perda de pressão maior (fricção) no fluxo de fluido (Pa (N/m2), psf (lb/ft2))
λ = coeficiente de fricção Darcy-Weisbach
l = comprimento da conduta ou tubo (m, ft)
v = velocidade do fluido (m/s, ft/s)
dh = diâmetro hidráulico (m, ft)
ρf = densidade do fluido (kg/m3, lesmas/ft3)
Nota! – esteja ciente de que há dois coeficientes de fricção alternativos presentes na literatura. Um é 1/4 do outro e (1) deve ser multiplicado por quatro para se obter o resultado correcto. Isto é importante para verificar ao seleccionar os coeficientes de fricção a partir de diagramas Moody. A calculadora do coeficiente de fricção Colebrook corresponde à equação (1).
A equação de Darcy-Weisbach é válida para um fluxo totalmente desenvolvido, estável e incompressível. O factor ou coeficiente de fricção – λ – depende do fluxo, se for laminar, transitório ou turbulento (o número de Reynolds) – e da rugosidade do tubo ou conduta. O coeficiente de fricção pode ser calculado pela Equação de Colebrooke ou utilizando o Diagrama Moody.
Exemplo – Perda de Pressão na Conduta de Ar
Correntes de ar com velocidade 6 m/s numa conduta com diâmetro de 315 mm. A densidade do ar é de 1,2 kg/m3. O coeficiente de atrito é estimado em 0,019 e o comprimento da conduta é de 1 m. A perda de atrito pode ser calculada como
Δpmajor_loss = 0,019 ((1 m) / (0,315 m)) ((1,2 kg/m3) (6 m/s)2 / 2)
= 1,3 Pa
Nota! – além da perda por fricção – há quase sempre uma perda menor num fluxo.
Calculadora de perda de pressão em linha
A calculadora abaixo, que se baseia na fórmula (1), pode ser utilizada para calcular a perda de pressão numa conduta, cano ou tubo se a velocidade do fluido for conhecida. Os valores por defeito são para fluxo de ar 20oC, 1,2 kg/m3 e 6 m/s – os mesmos que no exemplo acima. O coeficiente de fricção pode ser calculado com a equação de Colebrook.
Esta calculadora é genérica e pode ser usada com unidades SI e Imperial. Basta substituir os valores pelos valores para a aplicação real.
coeficiente de fricção – λ
comprimento do tubo ou conduta – l – (m, ft)
diâmetro hidráulico – dh – (m, polegadas)
densidade do fluido – ρf – (kg/m3, lb/ft3)
velocidade do fluido – v – (m/s, ft/min)
unidades Imperiais – unidades SI
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A calculadora abaixo pode ser utilizada se o fluxo de volume for conhecido
coeficiente de fricção – λ
comprimento do tubo ou conduta – l – (m, ft)
diâmetro hidráulico – dh – (m, polegadas)
densidade do fluido – ρf – (kg/m3, lb/ft3)
fluxo de volume – q – (m3/s, ft3/min)
unidades SI Unidades Imperiais
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Perda de cabeça
Alternativamente a equação de Darcy-Weisbach pode expressar a perda de cabeça como coluna de água dividindo a perda de pressão (1) com o peso específico da água
Δhmajor_loss,w = λ (l / dh) (ρf v2 / 2) / γw
= λ (l / dh) (ρf v2 / 2) / ρw g
= λ (l / dh) (ρf / ρw) (v2 / (2 g)) (2)
where
Δhmajor_loss,w = grande perda de cabeça (coluna de água) em fluxo de fluido (m H2O, ft H2O)
λ = coeficiente de fricção
l = comprimento da tubagem ou conduta (m, ft)
dh = diâmetro hidráulico (m, ft)
v = velocidade do fluido (m/s, ft/s)
γw = ρw g = peso específico da água (9807 N/m3, 62.4 lbf/ft3)
ρw = densidade da água (1000 kg/m3, 62,425 lb/ft3)
g = aceleração da gravidade (9,81 m/s2, 32,174 pés/s2)
Nota! – na equação acima da cabeça está relacionado com a água como o fluido de referência. Outro fluido de referência pode ser utilizado – como Mercúrio Hg – substituindo a densidade da água pela densidade do fluido de referência.
Se a densidade no fluxo do fluido for a mesma que a densidade no fluido de referência – como é típico no fluxo de água – eq. (2) pode ser simplificado para
Δhmajor_loss = λ (l / dh) (v2 / (2 g)) (2b)
onde
Δhmajor_loss = grande perda de cabeça (coluna de fluido fluente) (m “fluido”, ft “fluido”)
Para unidades métricas a perda de cabeça pode ser modificada para
Δhmajor_loss,w (mmH2O) = λ (l / dh) (ρf / ρw) (v2 / (2 g)) / 1000 (2c)
onde
Δhmajor_loss,w (mmH2O) = perda de cabeça (mm H2O)
Para unidades imperiais a perda de cabeça pode ser modificada para
Δhmajor_loss,w (inH2O) = 12 λ (l / dh) (ρf / ρw) (v2 / (2 g)) (2d)
onde
Δhmajor_loss,w (inH2O) = perda de cabeça (polegadas H2O)
A equação de Darcy-Weisbach com o diagrama Moody é considerada como o modelo mais preciso para estimar a perda de cabeça por fricção em fluxo constante do tubo. Uma vez que a abordagem requer um processo de iteração de tentativa e erro, pode ser preferível um cálculo alternativo menos preciso da perda de cabeça empírica que não requer soluções de tentativa e erro como a equação Hazen-Williams.
Calculadora de perda de cabeça em linha
A calculadora abaixo, que se baseia na eq. (2), pode ser utilizada para calcular a perda de cabeça numa conduta, tubo ou tubo. Os valores por defeito utilizados na calculadora são para fluxo de ar 20oC, 1,2 kg/m3 e 6 m/s. A densidade por defeito da água normalmente utilizada como fluido de referência é de 1000 kg/m3. O coeficiente de atrito é calculado com a equação de Colebrook.
A calculadora é genérica e pode ser usada tanto para unidades SI como Imperial. Basta substituir os valores pelos valores para a aplicação real.
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