- Explicar como acontece a perda de carga localizada (aplicação deve colocar no tópico resultados e discussões).
Passo 1
O enunciado pede para explicar como ocorre a perda de carga localizada em escoamentos em dutos, ou seja, o mecanismo físico que gera essa perda e sua modelagem matemática usando o princípio de Bernoulli estendido. Vamos precisar da teoria de conservação de energia em fluido (equação de Bernoulli), do conceito de perdas menores e dos coeficientes característicos de cada elemento hidráulico.
Passo 2
A perda de carga localizada acontece quando o escoamento sofre variações bruscas de seção (contrações e expansões), direção (curvas, cotovelos) ou velocidade (válvulas, bocais). Nesses pontos formam-se zonas de recirculação e turbulência, gerando vórtices que dissipam energia cinética do fluido em calor e som, aumentando a perda de pressão.
Passo 3
Na equação de Bernoulli estendida introduzimos um termo de perda local
. Entre dois pontos 1 e 2 temos:
Para um único elemento com velocidade média
, define-se
onde
é o coeficiente de perda localizado, característico do tipo de componente.
Passo 4
O coeficiente
varia conforme o elemento hidráulico (cotovelo, válvula, redução, etc.), o número de Reynolds e a rugosidade relativa da tubulação. Valores típicos são encontrados em manuais, mas também podem ser obtidos experimentalmente ao medir a queda de pressão
e calcular
Passo 5
No tópico de resultados e discussões de um experimento ou simulação, aplica-se este modelo calculando cada
medido, determinando os valores experimentais de
, e comparando-os com referências da literatura. As discrepâncias são então discutidas em função da rugosidade, do regime de escoamento e de imperfeições geométricas, validando ou ajustando o modelo.
Resposta
A perda de carga localizada ocorre por separação de fluxo e formação de zonas turbulentas em mudanças bruscas de direção, seção ou velocidade, que dissipam energia do fluido. No modelo de Bernoulli estendido, ela aparece como um termo
em que
depende do tipo de componente, do número de Reynolds e da rugosidade. Na seção de resultados e discussões, calcula-se experimentalmente
, obtém-se
, compara-se com valores tabelados e analisa-se as diferenças para avaliar o comportamento real do sistema.