CÁLCULO DE PERDA DE CARGA DISTRIBUÍDA UTILIZANDO O DIAGRAMA DE MOODY

Nesta aula, exploramos um exemplo prático de como utilizar o diagrama de Moody para o cálculo de perda de carga distribuída em sistemas de tubulação, empregando também conceitos que podem ser estendidos à perda de carga total.

A proposta do exercício foi determinar a perda de carga por quilômetro de comprimento em uma tubulação de aço com seção circular de 45 cm de diâmetro interno, conduzindo óleo com viscosidade cinemática de e vazão de .

Antes de resolver o problema, é importante adotar uma metodologia clara e padronizada. Isso facilita tanto a compreensão quanto a execução de cálculos em qualquer área da engenharia.

Passos da Metodologia:

1) Identificação do tipo de problema: cálculo de perda de carga distribuída.
2) Listagem das variáveis conhecidas e verificação das unidades:
- Comprimento: L = 1000 m
- Vazão: Q = 0,190 m³/s
- Diâmetro: D = 0,45 m
- Viscosidade cinemática: ν = 1,06 × 10⁻⁵ m²/s

3) Identificação do que se deseja calcular: perda de carga distribuída (hf).

4) Listagem das equações relevantes:
- hf = f × (L/D) × (v² / 2g)
- Re = (v × D) / ν
- v = (4 × Q) / (π × D²)

Cálculo da Velocidade Média:

v = (4 × 0,190) / (π × 0,45²) ≈ 1,19 m/s

Cálculo do Número de Reynolds:

Re = (1,19 × 0,45) / (1,06 × 10⁻⁵) ≈ 5 × 10⁴

Determinação de f via Diagrama de Moody:
Considerando que a tubulação é de aço, utiliza-se k = 4,6 × 10⁻⁵ m. Calculamos:

D/k = 0,45 / (4,6 × 10⁻⁵) ≈ 10⁴

Localizando no diagrama de Moody o cruzamento entre Re = 5 × 10⁴ e D/k = 10⁴, obtemos f ≈ 0,021.

Cálculo da Perda de Carga:

hf = 0,021 × (1000 / 0,45) × (1,19² / (2 × 9,8)) ≈ 3,4 m

Portanto, a perda de carga distribuída é de aproximadamente 3,4 metros por quilômetro de tubulação.

Esse método, além de ser aplicável a trechos distribuídos, também pode ser adaptado ao cálculo de perda de carga total em sistemas com elementos localizados, utilizando o método do comprimento equivalente.