Estudo experimental da influência da temperatura na perda de carga em tubulações - Rêgo, Israel Loiola (2018)
A perda de carga tem uma grande importância para a economia energética de setores que trabalham com escoamento de grande escala, seja na agricultura ou na indústria. Com o interesse pelo estudo desse fenômeno, propôs-se abordar de forma experimental e teórica a “análise da influência da temperatura na perda de carga”. Para garantir a precisão foi buscado calibrar e aferir instrumentos como balança, termômetros e balão volumétrico. Utilizou-se uma bomba centrífuga de ¼ CV e uma tubulação de cobre de 8 mm de diâmetro interno e 98 cm de comprimento de análise, com comprimento de entrada de 45 cm. Foram medidas as seguintes variáveis do escoamento: vazão, densidade, pressão e temperatura. A pressão foi medida em diferença de pressão entre os dois pontos de análise da tubulação, permitindo uma diferença máxima de 55 cm de coluna de água. A temperatura foi analisada em quatro pontos, sendo eles em 30, 35, 40 e 50 °C. Foi trabalhado num escoamento na faixa de 4000 a 30.000 Reynolds. Também foi mensurado características importantes do tubo de análise como: rugosidade e comprimento de entrada, além do diâmetro interno e do comprimento de análise. A rugosidade interna do tubo foi de 0,43 μm e o comprimento de entrada de 45 cm. Foi feita a verificação de quatro equações utilizadas para o cálculo do fator de atrito, sendo cada uma delas para um regime diferente de escoamento. Como o tipo de escoamento foi classificado para o regime transitório, foram avaliados os fatores de atritos calculados pela equação de H.Blausius e a de Colebrook. Ambas apresentaram erro máximo menor do que 6% para menos em relação aos resultados experimentais, sendo o maior erro de -5,93% para a equação de Colebrook a 30 °C em um Reynolds de 7403. E o menor erro foi de -0,13% para a equação de H.Blausius a 50 °C em um Reynolds de 19.628. Foi verificado que a equação de H.Blausius apresentou melhor precisão do que a de Colebrook, para todos os casos testados. Notou-se também que o fator de atrito de Darcy não sofre influência da temperatura, apesar dele sofrer influência do número de Reynolds que depende da viscosidade. Verificou-se que o aumento da temperatura provoca uma redução da perda de carga para um mesmo número de Reynolds. Essa redução foi de aproximadamente 50% para uma variação de temperatura de 30 para 50 °C, em um Reynolds de aproximadamente 10.000.