Exemplo de Perda de Carga em Canalizações

PERDA DE CARGA CANALIZAÇÕES

As perdas de carga são perdas de energia hidráulica essencialmente devidas à viscosidade da água e ao seu atrito com as paredes internas. Elas têm por consequência:

• uma queda de pressão global, em uma rede por gravidade,


• um gasto de energia suplementar com bombeamento, no recalque.

Para escolher o diâmetro de uma canalização em ferro dúctil revestida internamente com argamassa de cimento, adota-se geralmente um coeficiente de rugosidade k= 0,1 mm.

RUGOSIDADE DA SUPERFÍCIE DOS REVESTIMENTOS INTERNOS DE ARGAMASSA DE CIMENTO

Os revestimentos internos de argamassa de cimento centrifugado apresentam uma superfície lisa e regular. Uma série de testes foi realizada para avaliar o valor k da rugosidade da superfície dos tubos novos revestidos internamente com cimento; foi encontrado um valor médio de 0,03 mm, o que corresponde a uma perda de carga suplementar de 5 a 7%, (conforme o diâmetro do tubo) comparada a um tubo perfeitamente liso com um valor de k=0 (calculado com uma velocidade de 1 m/s).

Contudo, a rugosidade da superfície equivalente de uma canalização não depende somente da uniformidade da parede do tubo, mas do número de curvas, de tês e de derivações, além das irregularidades do perfil da canalização. A experiência mostra que k = 0,1 mm é um valor razoável para ser adotado no caso de canalização de distribuição de água potável. Nos casos de grandes canalizações, que apresentem um pequeno número de conexões por quilômetro, k pode ser ligeiramente inferior (0,06 a 0,08 mm).

A esta altura, três observações podem ser feitas sobre as perdas de carga das canalizações de água funcionando sob pressão:

• as perdas de carga correspondem à energia que é preciso fornecer para que a água circule na canalização; elas são constituídas da soma de 3 parcelas:
  - o atrito da água com ela mesma (ligado a sua viscosidade)
  - o atrito da água com a parede do tubo (ligado à rugosidade)
  - as modificações locais de escoamento (curvas, juntas .... )


• é o atrito da água com ela mesma (parcela a) que constitui na prática o essencial das perdas de carga; o atrito da água com as paredes (parcela b), que só depende do tipo de tubo, é bem menor: pouco mais de 7% da parcela a para um tubo de ferro fundido cimentado (k=0,03 mm).


• o diâmetro interno real da canalização tem uma influência considerável:
  para uma dada vazão (caso geral), cada 1% a menos no diâmetro, corresponde a 5% a mais nas perdas de carga
  para uma determinada carga (condução por gravidade), cada 1% a menos no diâmetro, corresponde a 2,5% a menos de vazão obtida.