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Planilhas Engenharia

A equação de Darcy-Weisbach, também conhecida como fórmula universal, permite determinar a perda de carga distribuída em uma tubulação por meio da expressão abaixo:

\[ h_f=f\frac{L}{D}\frac{V^2}{2g} \]

Em que:

  • hf = Perda de carga distribuída (m);
  • f = Fator de atrito (adimensional);
  • L = Comprimento da tubulação (m)
  • V = Velocidade média do escoamento (m/s);
  • D = Diâmetro interno da tubulação (m);
  • g = Aceleração da gravidade (m/s²)

A determinação da perda de carga pela equação de Darcy-Weisbach depende, portanto, do fator de atrito

Para obter o fator de atrito precisamos calcular o número de Reynolds e verificar se o escoamento é laminar, transitório ou turbulento

O número de Reynolds é determinado por:

\[ Re=\frac{\rho VD}{\mu} \]

Em que:

  • Re = Número de Reynolds (adimensional);
  • ρ = Massa específica do fluido (kg/m³);
  • V = Velocidade média do escoamento (m/s);
  • D = Diâmetro interno da tubulação (m);
  • μ = Viscosidade dinâmica do fluido (Pa.s)

Se o número de Reynolds for menor que 2300, o escoamento é laminar; se for maior ou igual a 2300 e menor ou igual a 4000, o escoamento é transitório; se for maior que 4000 é turbulento

  • Laminar: Re < 2300
  • Transitório: 2300 ≤ Re ≤ 4000
  • Turbulento: Re > 4000

Para o escoamento laminar, o fator de atrito pode ser obtido com a fórmula abaixo:

\[ f = \frac{64}{Re} \]

Para o escoamento turbulento, o fator de atrito pode ser obtido com a equação de Colebrook-White:

\[ \frac{1}{\sqrt{f}}=-2\log\left(\frac{\varepsilon}{3,7D}+\frac{2,51}{Re\sqrt{f}}\right) \]

Em que “ε” representa a rugosidade absoluta da tubulação e “Re” representa o número de Reynolds

Observe que o fator de atrito “f” está presente dos dois lados da equação de Colebrook-White e não é possível isolá-lo. Portanto, ela é uma equação implícita deve ser resolvida através de um método interativo

A obtenção do fator de atrito “f” através da equação de Colebrook-White pode ser realizada utilizando a ferramenta “atingir metas” do Excel

OBS.: Para o regime de escoamento transitório não há uma equação única recomendada para obter o fator de atrito. Dessa forma, é comum adotar um tratamento conservador ou evitar dimensionar a instalação nesse regime de escoamento

Agora que você já aprendeu sobre a fórmula universal (equação de Darcy-Weisbach), aproveite e aprenda também sobre a fórmula de Hazen-Williams e a fórmula de Fair-Whipple-Hsiao

Para isso, basta clicar no texto logo abaixo e ler o post completo sobre perda de carga

Post completo sobre perda de carga

Vídeo sobre o cálculo da perda de carga

Calculadora de tubulações hidráulicas

Veja no vídeo abaixo a apresentação da planilha para dimensionamento de tubulações hidráulicas

OBS.: Essa é a planilha mais simples e intuitiva que conheço para o dimensionamento de tubulações hidráulicas de água fria ou água quente. Ela calcula a vazão, velocidade, perda de carga, pressão estática e pressão dinâmica em cada trecho de tubulação. Além disso, gera automaticamente o memorial de cálculo e faz verificações exigidas pela NBR 5626

Saiba mais sobre a planilha Clicando Aqui

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Escrito por: Pedro Henrique Lelis Brito

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