CÁLCULO DE PERDA DE CARGA LOCALIZADA: MÉTODOS DO COMPRIMENTO EQUIVALENTE E COEFICIENTE DE FORMA

Na penúltima aula da série "Mecânica dos Fluidos Fácil e Descomplicada", exploramos a perda de carga localizada (ou singular), que ocorre devido a perturbações no escoamento provocadas por válvulas, curvas, entradas e saídas de tubulações, entre outros elementos.

O QUE É PERDA DE CARGA LOCALIZADA?
Perda de carga localizada ocorre em pontos específicos de uma instalação onde há alterações bruscas no escoamento. Essas alterações podem ser alargamentos, estreitamentos, mudanças de direção, dispositivos de controle (válvulas) e entradas/saídas de fluido.

Essa perda é representada por:

hs = K × (v² / 2g)

Onde:

hs é a perda de carga localizada (m)

K é o coeficiente de perda de carga localizada

v é a velocidade média do escoamento (m/s)

g é a aceleração da gravidade (9,8 m/s²)

CÁLCULO PELO MÉTODO DO COEFICIENTE DE FORMA
O valor de K depende da geometria do dispositivo e do tipo de fluido. Pode ser obtido em catálogos de fabricantes ou tabelas técnicas. Para sistemas com múltiplas singularidades, se a velocidade for a mesma, somam-se os K:

K_total = K₁ + K₂ + ... + Kn

Exemplo:

2 curvas (K = 1 cada)

1 válvula (K = 2)

K_total = 1 + 2 + 1 = 4

CÁLCULO PELO MÉTODO DO COMPRIMENTO EQUIVALENTE
Neste método, converte-se a perda localizada em um comprimento equivalente (Leq) de tubulação, permitindo que toda a perda (distribuída + localizada) seja tratada de forma unificada:

hs = f × (Leq / D) × (v² / 2g)

Onde:

Leq é o comprimento equivalente (m)

f é o fator de atrito (obtido via diagrama de Moody)

D é o diâmetro interno da tubulação (m)

Este método é útil porque permite usar a mesma equação para perda distribuída:

hf_total = f × ((L + Leq) / D) × (v² / 2g)

QUANDO USAR CADA MÉTODO?
Depende da informação fornecida. Fabricantes podem apresentar a perda como fator K ou como Leq. Por exemplo, em catálogos da Tigre, as perdas são apresentadas em metros equivalentes de tubulação para PVC rígido. É importante usar os valores referentes ao material e diâmetro corretos.

EXEMPLOS DE FATORES K:

Entrada de reservatório (KS = 1,0)

Saída de reservatório (KS = 0,5)

Válvula gaveta totalmente aberta (KS = 0,2)

Válvula globo totalmente aberta (KS = 10,0)

Cada dispositivo possui uma aplicação e características específicas que justificam suas perdas diferentes.

CONCLUSÃO
Compreender os métodos de cálculo de perda de carga localizada é essencial para o dimensionamento correto de sistemas de bombeamento, ventilação ou transporte de fluidos. O erro nesse cálculo pode levar à seleção inadequada de equipamentos como bombas ou compressores.

Na próxima aula, faremos um exercício completo de cálculo de perda de carga total em uma instalação de bombeamento, consolidando todo o aprendizado.