Perda de Carga

Entenda aqui como o UnMEP Aqua Calcula as Perdas de Carga

O UnMEP Aqua calcula a perda de carga através de duas equações.

• Darcy-Weisbach

• Fair Whipple Hsiao

A equação de Darcy é uma das equações mais gerais que é possível encontrar na hidráulica. Pode ser aplicada para qualquer diâmetro, qualquer fluido em qualquer tipo de tubulação. Por isso, ela é uma das opções disponíveis para cálculo no nosso plugin.

Equação de Darcy-Weisbach

Abaixo é possível ver a equação de Darcy em m/m:

$$J=\frac{f*(L.V²)}{(2*g*D)}$$

Um dos problemas da aplicação da equação de Darcy-Weisbach é a determinação do fator de atrito.

O primeiro valor que iremos descrever é o número de Reynolds, que simplificamos a sua classificação do fluxo de acordo com o tipo em laminar e turbulento.

O UnMEP calcula o número de Reynolds da seguinte maneira:

$$Re=\frac{V*D}{ϑ}$$

Onde V é a velocidade de escoamento do fluido

D o diâmetro interno da tubulação

ϑ é a viscosidade cinemática medida em m²/s

Como padrão o UnMEP Aqua já traz valores oriundos da literatura como referência da viscosidade cinemática da água fria e água quente.

Esses valores são:

Tipo de Fluido	Viscosidade Dinâmica (m²/s)
Água Fria a 20°C	$1.004*{10}^{-6}$
Água Quente a 40°C	$0.658*{10}^{-6}$

Fonte: Fox, R.W., McDonald, A.T. and Pritchard, P.J.; “Introdução à Mecânica dos Fluidos”, LTC, 8ª ed. (2014)

Após o cálculo do Número de Reynolds, o UnMEP utiliza as seguintes equações para obter o valor do fator de atrito

• Re < 2000 - Fluxo Laminar

$$f=\frac{64}{Re}$$

• ​Re > 2000 - Fluxo Turbulento

$$1\sqrt{f}=-2*log\left(\frac{ε}{3,71*D}+\frac{2,51}{{Re}^{0,9}}\right)$$

​Fonte: Hidraúlica Básica, Porto (2006)

Caso deseje utilizar outros parâmetros de viscosidade em seu projeto você é livre para alterar, para isso basta acessar o botão configurações e inserir o valor desejado

Calculado o número de Reynolds o plugin também traz um valor de rugosidade absoluta (ε) que irá depender do material da tubulação.

Material	Rugosidade
PVC Marrom	0,06
CPVC	0,06
PPR	0,007
Aço Galvanizado	0,016
PEX	0,007

Os valores de rugosidade servem como referência e foram retirados dos catálogos dos fabricantes mas podem alterados a qualquer momento na janela de configurações.

Com todas essas informações é possível aplicar a equação de Darcy-Weisbach de forma eficaz na determinação da perda de carga em condutos forçados no contexto de instalações prediais de água fria e água quente

Equação de Fair-Whipple-Hsiao

A fórmula de Fair-Whipple-Hsiao é uma equação prática que se aplica no dimensionamento de instalações de água fria e água quente.

No caso do UnMEP ele aplica a equação correspondente para tubos plásticos ou de cobre e DN variando de 12.5 mm até 100 mm

$$J=0,000859*\frac{Q^{1,75}}{D^{4,75}}$$

Fonte: Hidraúlica Básica, Porto (2006)

Atualmente o UnMEP Aqua utiliza a mesma equação para cálculo da perda de carga em água quente. Sabemos que nesses casos a perda de carga seria menor, dessa forma, o cálculo é feito a favor da segurança.