Equação de Darcy-Weisbach - Perda de Pressão e Perda de Carga devido à Fricção
A equação de Darcy-Weisbach pode ser utilizada para calcular a perda de pressão e perda de carga devido à fricção em dutos, tubulações ou tubos.
Perda de Pressão
A perda de pressão em um tubo pode ser calculada com a equação de Darcy-Weisbach:
Δp perda de pressão = λ (l / d ) (ρ f v 2 / 2) (1)
onde
Δp perda de pressão = perda de pressão principal (por atrito) no fluxo do fluido (Pa (N/m 2 ), psf (lb/ft 2 ) )
λ = coeficiente de atrito de Darcy-Weisbach
l = comprimento do duto ou tubo (m, ft)
v = velocidade do fluido (m/s, ft/s)
d = diâmetro (m, ft)
ρ f = densidade do fluido (kg/m 3 , slugs /ft 3 )
Nota! - Esteja ciente de que existem dois coeficientes de atrito alternativos presentes na literatura. Um é 1/4 do outro e (1) deve ser multiplicado por quatro para obter o resultado correto. Isso é importante verificar ao selecionar coeficientes de atrito nos diagramas de Moody.
A equação de Darcy-Weisbach é válida para fluxo totalmente desenvolvido, estado estacionário e incompressível. O fator de atrito ou coeficiente - λ - depende do tipo de fluxo, se é laminar, transitório ou turbulento (número de Reynolds) - e da rugosidade do tubo ou duto. O coeficiente de atrito pode ser calculado pela Equação de Colebrooke ou usando o Diagrama de Moody.
Exemplo - Perda de Pressão em Duto de Ar
O ar flui com velocidade de 6 m/s em um duto com diâmetro de 315 mm. A densidade do ar é 1,2 kg/m³.
O coeficiente de atrito é estimado como 0,019 e o comprimento do duto é 1 m. A perda por atrito pode ser calculada como
Δp perda_pressão = 0,019 ((1 m) / (0,315 m)) ((1,2 kg/m 3 ) (6 m/s) 2 / 2)
= 1,3 Pa
Nota! - Além da perda por atrito, há quase sempre perda secundária no fluxo, também conhecida como perda de carga localizada.
Calculadora Online de Perda de Pressão (Por atrito)
A calculadora abaixo, pode ser utilizada para calcular a perda de pressão em um duto, cano ou tubo se a velocidade do fluido for conhecida.
1. Calculadora de diâmetro, vazão e velocidade
A fórmula do critério da velocidade segundo MACINTYRE, 1996
1.1 Dimensionamento pelo critério do diâmetro
Ao preenchermos os campos obrigatórios na tabela abaixo, realizaremos o cálculo do diâmetro interno necessário para a condição indicada. A tabela ao lado apresenta os diâmetros comerciais com seus respectivos diâmetros internos para schedule 40. No dimensionamento, devemos utilizar o diâmetro comercial cujo diâmetro interno seja maior ou igual ao valor encontrado na tabela abaixo.
Orientações:
a) Recomenda-se uma velocidade entre 2 e 3 m/s para tubulações normais e entre 1 e 2 m/s para sucção de bombas
b) O diâmetro no resultado é o diâmetro interno em mm. Para selecionar o diâmetro adequado, procurar na tabela de diâmetros comerciais o diâmetro mais próximo superior ao encontrado.
| Dimensionamento critério do diâmetro | |
|---|---|
| Dados a serem inseridos | |
| Vazão (m³/h) | |
| Velocidade (m/s) | |
| Resultado | |
| Diâmetro recomendado Ø (mm) | |
1.2 Verificação da Velocidade
Conhecendo-se o diâmetro e a vazão em uma tubulação pode-se obter a velocidade da água.
| Verificação da velocidade | |
|---|---|
| Dados a serem inseridos | |
| Diâmetro Ø (mm) | |
| Vazão (m³/h) | |
| Resultado | |
| Velocidade (m/s) | |
1.3 Verificação da Vazão
Conhecendo-se o diâmetro e a velocidade em uma tubulação pode-se obter a vazão de água.
| Verificação da vazão | |
|---|---|
| Dados a serem inseridos | |
| Diâmetro Ø (mm) | |
| Velocidade (m/s) | |
| Resultado | |
| Vazão (m³/h) | |
2 Calculadora de perda de carga em trecho de tubulação
| PERDA DE CARGA | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| NOME DO TRECHO | "A-B" | Ø Int (mm) | |||
| TIPO DO COMPONENTE | VALOR | QTD. | COMPRIMENTO EQUIVALENTE | ||
| COTOVELO 90GR | 45,00 | ||||
| COTOVELO 45GR | 20,00 | ||||
| CURVA LONGA 90GR | 30,00 | ||||
| CURVA LONGA 45GR | 15,00 | ||||
| ALARGAMENTO GRADUAL | 12,00 | ||||
| REDUÇÃO GRADUAL | 0,60 | ||||
| ENTRADA EM TUBO | 17,00 | ||||
| REGISTRO DE GAVETA ABERTO | 8,00 | ||||
| REGISTRO DE GLOBO ABERTO | 350,00 | ||||
| SAÍDA DA TUBULAÇÃO | 35,00 | ||||
| TÊ DE SAIDA LATERAL | 65,00 | ||||
| TÊ DE PASSAGEM DIRETA | 20,00 | ||||
| VÁLVULA DE RETENÇÃO | 100,00 | ||||
| VÁLVULA DE PÉ COM CRIVO | 250,00 | ||||
| COMPRIMENTO EQUIVALENTE (Somatório) | |||||
| COMPRIMENTO TUBO (Linear) | |||||
| COMPRIMENTO TOTAL (Somatório) | |||||
| DIAMETRO DO TUBO EM Pol. | |||||
| DIAMETRO DO TUBO EM m | |||||
| VAZÃO (m³/h) | |||||
| VELOCIDADE (m/s) | |||||
| REYNOLDS | |||||
| ACELERAÇÃO DA GRAVIDADE (m/s²) | |||||
| COEFICIENTE DE RUGOSIDADE ABSOLUTA (mm) | |||||
| COEFICIENTE DE ATRITO (f) | |||||
| PERDA DE CARA (mca) | |||||
| PERDA DE CARGA TOTAL (kgf/cm²) | |||||
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