Explicar a influência da abertura da esfera na perda de carga (para cada cenário (Totalmente aberto, 45° Abertura, 60° Abertura) de acordo com a tabela abaixo:
Vazão | Ø interno | Totalmente aberto ΔH | 45° Abertura ΔH | 60° Abertura ΔH |
---|---|---|---|---|
1500 l/h | 21 mm | aberto ΔH 62 mm de hg | 90 mm de hg | 295 mm de hg |
Passo 1
O enunciado fornece uma válvula esfera com vazão de
L/h e diâmetro interno de
mm. Mediu-se a perda de carga
para três posições da esfera: totalmente aberta, com abertura de
e com abertura de
. Os valores obtidos são:
Passo 2
Vamos lembrar que a perda de carga total
numa válvula inclui perdas por atrito interno e, principalmente, perdas localizadas causadas por estrangulamentos e mudanças de direção. Para uma perda localizada vale a fórmula
onde
é o coeficiente de perda local,
é a velocidade do fluido na seção estrangulada e
a aceleração da gravidade.
Passo 3
A velocidade
relaciona-se com a vazão
e a área de passagem
por
Quando a esfera está totalmente aberta,
é simplesmente
À medida que giramos apenas
ou
, a área efetiva
diminui, aumentando
e também o coeficiente
, pois o fluxo sofre maior estrangulamento.
Passo 4
Como consequência dessa redução de área e do aumento de
, a perda de carga cresce de acordo com
Comparando os três cenários medidos:
- Com a esfera totalmente aberta,
. - Com
, a área cai e sobe, resultando em (cerca de 1,45 vezes maior). - Com
, o estrangulamento é ainda mais acentuado, fazendo (aproximadamente 4,8 vezes maior que no caso totalmente aberto).
Resposta
A perda de carga aumenta fortemente à medida que a válvula é fechada (menor ângulo de abertura), pois a área efetiva de passagem diminui e o coeficiente de perda local
cresce. Isso explica por que passamos de
mmHg (totalmente aberta) para
mmHg
e
mmHg
.