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Desenvolvimento de painel hidráulico com materiais tecnológicos de baixo custo: obtenção de medidas de vazão e perda de carga

Resumo

Aquecedores solares, residências e projetos de irrigação utilizam tubulações de pequeno diâmetro e vazão. Seu dimensionamento requer o tabelamento das perdas de carga e comprimentos equivalentes de dispositivos hidráulicos. As tabelas de perda de carga disponíveis para PVC ou metais são constituídas para tubulações a partir de ¾” e vazões iguais ou superiores a 0,5 m³/h. Este trabalho teve como finalidade desenvolver um painel hidráulico, construído com dispositivos usuais nas edificações e instalações industriais (materiais de baixo custo) para o estudo de procedimentos operacionais, avaliando a perda de carga em diversas vazões e confrontando os resultados obtidos com as previsões. O projeto foi realizado também para que os alunos da própria instituição de ensino pudessem aplicar na prática os estudos teóricos de disciplinas, como, fenômenos de transporte e hidráulica. Assim, é possível preencher a tabela de perda de carga nos canos de 20 mm e 25 mm, tendo em vista que no de 20 mm não há quantidade consistente de informações nos tabelamentos usuais.

Introdução

Aquecedores solares, residências e projetos de irrigação utilizam tubulações de pequeno diâmetro e vazão. Seu dimensionamento requer o tabelamento das perdas de carga e comprimentos equivalentes de dispositivos hidráulicos. A determinação de perdas de carga admite o princípio da continuidade estabelecendo que em tubulações hidráulicas, transportando fluidos incompressíveis existe conservação da vazão. Não havendo vazamentos ao longo da estrutura da tubulação o volume de líquido por unidade de tempo que inicia o escoamento permanecerá constante ao longo do mesmo. Significa que quando ocorre restrição da área de escoamento deve aumentar proporcionalmente a velocidade de modo ao produto desses dois elementos (vazão e velocidade) permanecer constante.

Nos procedimentos de determinação da pressão a linha de escoamento em que ocorrem as medidas deve ser posicionada horizontalmente desconsiderando-se a influência da quota na pressão devido à componente proporcionada pela ação da gravidade inicialmente percebida por Torricelli. A perda de carga é a variação da pressão estática entre dois pontos colocados no mesmo nível determinada por dois manômetros colocados nas extremidades. As perdas de carga uma vez determinadas para certo comprimento de uma tubulação horizontal podem ser usadas para calcular, considerada a proporção direta, valores para comprimentos maiores e para situações verticais ou inclinadas.

As tabelas de perda de carga disponíveis para PVC ou metais são constituídas para tubulações a partir de ¾” e vazões a iguais ou superiores a 0,5 m³/h. A falta de informações para tubulações e vazões menores leva a improvisações no dimensionamento de aquecedores solares, instalações hidrosanitárias de pequenas habitações e pequenos projetos de irrigação. Nesse caso adotam-se especificações da tradição de instalações existentes e de uso consagrado pela repetição. Eventualmente algumas dessas recomendações podem não ser adequadas considerando-se a falta de um estudo rigoroso que teste sua validade

Os painéis de hidráulica convencionais abordam aspectos pontuais que trata de medidores de velocidade e vazão usando manômetro diferencial. Em geral o tanque de água é uma caixa metálica e o sistema de bombeamento está oculto o que não possibilita ao aprendiz entender exatamente o que está acontecendo. Alguns dispositivos usados não são aqueles facilmente identificáveis em instalações reais.

Há uma relação direta entre observação e interpretação teórica que vai determinar no caso da hidráulica aplicada o norteamento dos procedimentos e a previsão dos resultados a cotejar de forma precedente à determinação experimental. A pesquisa, nesse caso, não se refere a descoberta, mas a forma mais adequada e convincente de comprovar um resultado já obtido por outro método ou em outro conjunto experimental. A tônica desse empreendimento é a possibilidade de atingir resultados consistentes com materiais mais simples e mais próximos da realidade tangível.

O presente trabalho teve como objetivo desenvolver um painel hidráulico com materiais tecnológicos de baixo custo, desenvolver procedimentos operacionais para o painel hidráulico, estabelecendo relações entre as medidas e as previsões, avaliando resultados e confrontando-os com as hipóteses. Esse painel é utilizado em estudos de fenômenos de transporte e hidráulica dos cursos de engenharia da instituição envolvida.

Autores: Johnny Wander Firmino Ferreira; Emanuele Diógenes Guerra; Fernanda Gabriella Liberato Santos; Luiz Gonzaga de Souza Cabral e Gustavo Severino Heleno da Silva.

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