Como é calculada a perda de carga em trechos com mudança de diâmetro ou material na planilha de pressões (memorial de cálculo)?

Quando o lançamento e dimensionamento dos projetos de gás, hidráulico ou hidráulico de incêndio é finalizado no AltoQi Builder, é possível gerar a planilha de pressões, que funciona como um memorial de cálculo.

Nesta planilha, o projetista pode verificar se as pressões estão atendendo aos requisitos de cada conexão ou peça a ser analisada.

Cálculo da perda de carga em trechos com mudança de diâmetro na planilha de pressões

Na planilha de pressões, as colunas das pressões variam devido ao desnível e à perda de carga nos trechos. A coluna "Perda (m.c.a.)" exibe o valor da perda de carga, que é obtido pela multiplicação entre o comprimento total e a perda de carga unitária. Esses dois fatores dependem diretamente do diâmetro dos condutos, das conexões e das propriedades cadastradas das peças.

Mudança de Diâmetro ou Material

Quando há uma mudança de diâmetro (por exemplo, ao utilizar um Tê de redução), o cálculo da perda de carga é feito considerando dois sub-trechos. O primeiro sub-trecho envolve a conexão, enquanto o segundo leva em conta o conduto com o novo diâmetro. A perda de carga total será a soma das perdas desses dois sub-trechos.

O mesmo raciocínio vale quando há a utilização de materiais diferentes no mesmo trecho. Suponhamos que a conexão seja de material com Rugosidade X e o conduto tenha Rugosidade Y (coeficiente "C" da fórmula de Hazem-Williams). Nesse caso, o cálculo da perda de carga unitária deve ser feito separadamente para cada parte, pois a multiplicação da perda de carga unitária pelo comprimento será diferente para cada material.

O comprimento equivalente para o sub-trecho da conexão será o maior entre os diâmetros do conduto e da conexão.

Exemplo Prático

Para ilustrar, vamos analisar o seguinte cenário: O diâmetro do trecho 2-3 é 50 mm, enquanto o trecho 3-4 tem o diâmetro reduzido para 32 mm.

Na planilha de pressões gerada, as perdas de carga para cada trecho são apresentadas como mostrado na figura abaixo.

Todos os cálculos hidráulicos consideram o diâmetro interno dos tubos. Nesse exemplo, os diâmetros internos dos tubos são 40 mm para o trecho 2-3 e 25 mm para o trecho 3-4.

Analisando as equações, o resultado do cálculo para o trecho 3-4 não é igual ao valor exibido na planilha de pressões. Se conferidos os cálculos da perda, manualmente, os resultados seriam conforme apresentado abaixo:

Analisando as equações, o resultado do cálculo para o trecho 3-4 não é igual ao valor exibido na planilha de pressões. Isso ocorre porque, quando há mudanças de diâmetros ou materiais diferentes entre a conexão e o conduto, o cálculo deve ser feito em duas etapas separadas.

No caso em questão, o trecho 2-3 tem diâmetro interno de 40 mm e sofre uma redução para 25 mm no trecho 3-4.

Etapas do Cálculo

Cálculo da Perda na Conexão: A perda é calculada considerando o diâmetro interno de 40 mm.
Cálculo da Perda no Conduto: Agora, é calculada a perda para o conduto com o diâmetro interno de 25 mm.

Abaixo é mostrado como este cálculo é feito.

Conclusão

Neste artigo, explicamos como é realizado o cálculo da perda de carga para trechos com mudança de diâmetro ou material. Esse processo é essencial para garantir a precisão das pressões calculadas no memorial de cálculo, considerando todas as variações de componentes no sistema hidráulico.