Perda de carga
# 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:
    $\ y_{1}+{\frac {P_{1}}{\rho g}}=y_{2}+{\frac {P_{2}}{\rho g}}+\sum _^\lambda$
onde:
* $\ g$ = constante gravitacional;
* $\ y_{i}$ = altura geométrica na direção da gravidade na seção $\ i=1$ ou $\ 2$;
* $\ P$ = pressão ao longo da linha de corrente;
* $\ \rho$ = densidade do fluido;
* $\ \sum _^\lambda$ = perda de carga; $\ \sum _^\lambda =J.L$; sendo $\ L$ a distância entre as seções 1 e 2; e, $\ J$ 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 $\ R={\frac {D}{4}}$, a fórmula de Bazin se transforma em:
    $\ J=0,000857.\left(1+{\frac {2\gamma }{\sqrt {D}}}\right)^{2}.{\frac {q^{2}}{D^{5}}}$
Os valores de $\ \gamma$ 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:
    $\ J=0,0019.q^{2}.D^{-5,32}$
A fórmula de Kutter, da mesma forma pode ser simplificada:
Com m = 0,175; $\ J=0,0012.q^{2}.D^{-5,26}$
Com m = 0,275; $\ J=0,0016.q^{2}.D^{-5,26}$
Com m = 0,375; $\ J=0,0020.q^{2}.D^{-5,26}$
ver: Coeficiente de rugosidade

## Perdas de carga localizadas

Para qualquer sistema de tubulações, além da perda de carga por atrito do tipo Moody, calculada para o comprimento do tubo, existem as perdas adicionais chamadas de perdas localizadas, devido à:
* Entrada e saída de tubos;
* Curvas, cotovelos, tês e outros acessórios;
* Expansão ou contração brusca;
* Válvulas, totalmente abertas ou parcialmente abertas;
* Expansão e contração gradual.
As perdas de carga localizadas podem ser determinada a partir do coeficiente de perda de carga (K), conforme a equação:
    $\ h_{p}=K*{\frac {v^{2}}{2g}}$
Onde:
* $\ h_{p}$ = perda de carga localizada (m);
* $\ v$ = velocidade média do fluido (m/s), antes ou depois do ponto singular, conforme o caso;
* $\ K$ = Coeficiente determinado de forma empírica para cada tipo de ponto singular;
* $\ g$ = gravidade (m/s²).
A seguir são apresentados os valores de K para diferentes acessórios:
Valores de K para diferentes acessórios :
| Descrição | K | Descrição | K | Descrição | K |
| Entrada com reentrância | 0.80 | Curva suave de 90° flangeado | 0.30 | Válvula globo de 25 mm flangeada | 13.00 |
| Entrada com canto vivo | 0.50 | Curva suave de 90° rosqueado | 0.90 | Válvula globo de 25 mm rosqueada | 8.20 |
| Entrada com pequeno arredondamento | 0.20 | Curva chanfrada de 90° | 1.10 | Válvula gaveta de 25 mm flangeada | 0.80 |
| Entrada com arredondamento acentuado | 0.04 | Curva de retorno de 180° flangeado | 0.20 | Válvula gaveta de 25 mm rosqueada | 0.24 |
| Saída com reentrância | 1.00 | Curva de retorno de 180° rosqueado | 1.50 | Válvula retenção de 25 mm flangeada | 2.00 |
| Saída com canto vivo | 1.00 | Tê (escoamento de desvio) flangeado | 1.00 | Válvula retenção de 25 mm rosqueada | 2.90 |
| Saída com pequeno arredondamento | 1.00 | Tê (escoamento de desvio) rosqueado | 2.00 | Válvula em ângulo de 25 mm flangeada | 4.50 |
| Saída com arredondamento acentuado | 1.00 | União rosqueada | 0.08 | Válvula ângulo de 25 mm rosqueada | 4.70 |

### Comprimento equivalente

A perda de carga localizada pode ser determinada a partir de um comprimento equivalente ($\ F_{eq}$), ou seja, a perda que seria causada por um comprimento de tubo equivalente à perda que efetivamente é causada pelo acessório.
A perda de carga localizada pode ser determinada a partir do comprimento equivalente, conforme a equação:
$\ h_{p}=f*{\frac {L_{eq}}{D}}*{\frac {v^{2}}{2g}}$
Onde:
* $\ h_{p}$ = perda de carga localizada (m);
* $\ v$ = velocidade média do fluido (m/s), antes ou depois do ponto singular, conforme o caso;
* $\ f$ = fator de atrito de Darcy;
* $\ g$ = gravidade (m/s²);
* $\ L_{eq}$ = comprimento equivalente (m);
* $\ D$ = diâmetro interno da tubulação (m).
É possível relacionar o comprimento equivalente ao coeficiente de perda de carga, conforme a equação:
$\ L_{eq}={\frac {D}{f}}*K$
O valor do comprimento equivalente pode ser obtido a partir de tabelas disponíveis na literatura e que variam de acordo com o tipo de acessório e o material.
Para o cálculo da perda de carga total da tubulação, é necessário considerar a perda de carga distribuída e a perda de carga localizada, conforme a equação:
$\ h_{p}=\sum f_{i}*{\frac {L_{i}}{D_{i}}}*{\frac {v_{i}^{2}}{2g}}+\sum K_{j}{\frac {v_{j}^{2}}{2g}}$
Referências ↑ Giorgetti, Marcius F. (20 de fevereiro de 2017). Fundamentos de fenômenos de transporte para estudantes de engenharia. [S.l.]: Elsevier ↑ Mecânica dos fluidos e aplicações. [S.l.]: Amgh. 9 de novembro de 2021 ↑ Mecânica dos fluidos. [S.l.]: Amgh. 9 de novembro de 2021 ↑ Giorgetti, Marcius F. (20 de fevereiro de 2017). Fundamentos de fenômenos de transporte para estudantes de engenharia. [S.l.]: Elsevier 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 Ver também Hidráulica aplicada a tubulações Este artigo sobre física é um esboço. Você pode ajudar a Wikipédia expandindo-o.vde :
* Este artigo sobre física é um esboço. Você pode ajudar a Wikipédia expandindo-o.vde