Pular para o conteúdo principal

Planilhas Engenharia

Cálculo da pressão na tubulação hidráulica

Neste post você irá aprender como é feito o cálculo da pressão em um ponto qualquer de uma tubulação hidráulica. Além disso, será utilizada a equação de Bernoulli para deduzir a fórmula que permite calcular essa pressão

Dedução da fórmula para cálculo da pressão

Suponha que temos um trecho qualquer de tubulação com fluido escoando em seu interior

Trecho qualquer de tubulação com fluido escoando em seu interior

Observe na ilustração acima, que a seta indica que o fluido escoa do ponto 1 para o ponto 2, sendo Δz o desnível entre esses dois pontos

Considerando que se trata de um fluido sem viscosidade, incompressível e que se movimenta em um regime de escoamento permanente, sem atrito com as paredes da tubulação, pode ser aplicada uma formulação matemática conhecida como equação de Bernoulli:

\[ \frac{P_2}{\gamma} + \frac{V_2^2}{2g} + z_2 = \frac{P_1}{\gamma} + \frac{V_1^2}{2g} + z_1 \]

Onde:

P1 e P2 = Pressão nos pontos 1 e 2, respectivamente

V1 e V2 = Velocidade nas seções 1 e 2, respectivamente

z1 e z2 = Cota dos pontos 1 e 2, respectivamente

γ = Peso específico do fluido

g = Aceleração da gravidade

Foi demonstrado em outro post, que a vazão do fluido no interior de uma tubulação, pode ser calculada simplesmente multiplicando a área da seção transversal pela velocidade de escoamento

\[ Q = A \cdot v \quad \text{(Vazão)} \]

Clique aqui para ler o post com a dedução da fórmula da vazão mostrada acima

Considerando que o trecho de tubulação possui seção transversal de área interna “A” e que após um intervalo de tempo Δt o fluido percorre a distância Δd, o volume de fluido deslocado (ΔV) será o produto de A por Δd

Dividindo os dois lados da equação por Δt, obtemos que a vazão (Q) é igual ao produto da área da seção transversal (A) pela velocidade de escoamento (v), conforme queríamos demonstrar

Supondo que no trecho de tubulação a vazão e a área da seção transversal são constantes, a velocidade de escoamento também será constante em qualquer ponto desse trecho

Dessa maneira, a equação de Bernoulli pode ser simplificada, conforme mostrado abaixo:

\[ \require{cancel} \frac{P_2}{\gamma} + \color{red}{\cancel{\color{black}{\frac{V_2^2}{2g}}}} + z_2 = \frac{P_1}{\gamma} + \color{red}{\cancel{\color{black}{\frac{V_1^2}{2g}}}} + z_1 \]
\[ P_2 = P_1 + \gamma \cdot \Delta z \]
\[ P_2 = P_1 + d \cdot g \cdot \Delta z \]

Veja que a pressão no ponto 2 (P2) é igual a pressão no ponto 1 (P1) mais a pressão estática proveniente do desnível entre esses dois pontos, representada pelo termo “d.g.Δz”, sendo “d” a densidade ou massa específica do fluido

É importante ressaltar que essa equação é válida apenas para fluidos ideais, sendo necessário em aplicações práticas, considerar a perda de pressão ao longo do escoamento do ponto 1 até o ponto 2, que ocorre devido ao atrito do fluido com as paredes da tubulação e também devido aos efeitos da viscosidade. Essa perda de pressão é comumente chamada de perda de carga e está representada na equação abaixo pelo termo “ΔH”

\[ P_2 = P_1 + d \cdot g \cdot \Delta z – \Delta H \]
\[ \Delta H = \text{Perda de carga no trecho 1-2} \]

Existem algumas fórmulas que permitem calcular essa perda de carga e que serão apresentadas em outro post

Entre elas podemos citar a fórmula universal (equação de Darcy-Weisbach), fórmula de Hazen-Williams e fórmula de Fair-Whipple-Hsiao

Veja todos os posts do blog

Vídeo sobre o cálculo da pressão na tubulação

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

Veja todos os posts do blog clicando na tag “Blog” presente no rodapé da página

Conheça nosso canal no YouTube e se inscreva para não perder os conteúdos que postamos por lá

Guia de Instalações Hidrossanitárias

Aprenda instalações de uma maneira simples e prática com este guia rico em ilustrações

ADQUIRIR UMA CÓPIA DO GUIA

Escrito por: Pedro Henrique Lelis Brito

Compartilhe esse post

Deixe um comentário

O seu endereço de e-mail não será publicado. Campos obrigatórios são marcados com *