optimização do caudal das agulhetas na presença de perdas de carga
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LEANDRO SILVALEANDRO SILVA11 e Me MÁÁRIO TALAIARIO TALAIA1,21,2
OPTIMIZAOPTIMIZAÇÇÃO DO CAUDAL DAS ÃO DO CAUDAL DAS AGULHETAS NA PRESENAGULHETAS NA PRESENÇÇA DE A DE
PERDAS DE CARGAPERDAS DE CARGA
ESTUDO DE CASOESTUDO DE CASO
1ISCIA – Instituto Superior de Ciências da Informação e da Administração, Aveiro2Departamento de Física, Universidade de Aveiro
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Nos dias de hoje a sociedade tem parâmetros construídos que condicionam, muitas vezes, meios sofisticados de acção. A exigência domina na área da protecção e socorro.Nesta perspectiva, surgem situações reais de combate a incêndio em que os bombeiros podem ter alguma dificuldade e até angústia em combater com eficácia situações imprevistas.
Este trabalho mostra como em termos operacionais existem, muitas vezes, dificuldades de intervenção (em termos de caudal de água necessário).
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Quando se está perante um incêndio, o contacto com a primeira equipa é, as vezes, muito difícil quer pelo stress quer pelo equipamento utilizado, que nesta comunicação é particularmente direccionado para o problema de falta de pressão nas condutas, ou seja a necessidade em usar uma pressão absoluta que permita a extinção do incêndio, sem ser criada a situação de falta de diferença de pressão que condiciona o caudal necessário e adequado àsituação.Este trabalho tem como principal objectivo mostrar como perdas de carga nas condutas influenciam o caudal de água à saída da agulheta.
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Os resultados mostram que:
propriedades da água;
pressão estática, pressão dinâmica;
princípio da hidrostática;
caudal de água (mássico ou volumétrico);
equação da continuidade;
energia de pressão, energia cinética, energia de posição;
princípio de Bernoulli;
perda de carga.
são importantes na avaliação das perdas de carga.
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Unidades de pressão1atm equivale a 1,013bar
1bar = 105Pa ou 105N/m2
1Pa = 1N/m2
1bar equivale a 1kgf/cm2
1atm equivale a 760mmHg
1atm equivale a 1,013x105Pa
1atm equivale a 10,34mca ou 10,34mH2O
______________________________________________________
Caudal volumétrico: volume de água registado num intervalo de tempo (m3/s) Q = Sv
Caudal mássico: massa de água registada num intervalo de tempo (kg/s) Q = ρSv ρ é a massa volúmica da água
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Equação da continuidade Q = Sv = Q1 = Q2
Princípio da hidrostática p = p0 +ρgh
Princípio de Bernoulli p1 + ρgh1 + (½)ρv12 = p2 + ρgh2 + (½)ρv2
2 + hp
p pressão estáticaρgh pressão de posição(½)ρv2 pressão dinâmicahp perda de pressão ou perda de carga
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A experiência mostra (escoamento fluidos reais) que uma parte de sua energia se dissipa em forma de calor e nos turbilhões que se formam na corrente fluida. Esta parte de energia é consumida pelo fluido real ao vencer diversas resistências (não são consideradas nos fluidos ideais):•uma das resistências é causada pela viscosidade do fluido real•outra das resistências é provocada pelo contacto do fluido com a parede interna da tubulação•ainda outras são causadas em peças de adaptação colocadas na tubulação
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛++−⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛++=
gvαh
gρp
gvαh
gρphp 22
22
222
21
111
A perda de carga ou perda de energia representa a diferença de energia,
experimentada pela unidade de peso do fluido, ao ser transportado de uma secção
para outra da tubulação
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Cenário real
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0
2
4
6
8
posi
ção
0
posi
ção
1
posi
ção
2
posi
ção
3
posi
ção
4
Abertura da agulheta
pres
são
rela
tiva
(bar
)
rés do chão: pressão a montante na agulheta1º andar: pressão a montante na agulheta2º andar: pressão a montante na agulheta3º andar: pressão a montante na agulheta4º andar: pressão a montante na agulheta
acto inicial:
Pressão relativa na bomba = 6bar
Posição 0
agulheta fechada
Cenário real
Perdas de carga
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Cenário real
Perdas de carga
acto inicial:
Pressão relativa na bomba
= 6bar ou 8bar ou 10bar
Posição 0
agulheta fechada
6,0
1,4
8,0
6,15,0
3,0
10,0
7,4
6,0
4,4
3,6
2,2 1,82,2
3,6
0
3
6
9
12
posi
ção
0
posi
ção
1
posi
ção
2
posi
ção
3
posi
ção
4
Abertura da agulheta
pres
são
rela
tiva
(bar
)
pressão inicial na bomba 6bar com caudal nulopressão inicial na bomba 8bar com caudal nulopressão inicial na bomba 10bar com caudal nulo
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Pressão relativa na bomba para assegurar pressão relativa 6bar (a montante) na agulheta
Linha verde e vermelha (comprimento mangueira diferente)
0
4
8
12
16
0 30 60 90 120 150
Caudal na agulheta a 6 bar (L/min)
pres
são
rela
tiva
na b
omba
(bar
)
pressão na bomba (r/chão: desnível da agulheta = 0m; comprimento mangueira = 25,0m) pressão na bomba (1º andar: desnível da agulheta = 3,4m; comprimento mangueira = 25,0m) pressão na bomba (1º andar: desnível da agulheta = 3,4m; comprimento mangueira = 44,5m) pressão na bomba (2º andar: desnível da agulheta = 6,4m; comprimento mangueira = 44,5m) pressão na bomba (3º andar: desnível da agulheta = 9,4m; comprimento mangueira = 44,5m) pressão na bomba (4º andar: desnível da agulheta = 12,4m; comprimento mangueira = 44,5m)
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Considerações 1/2
Na agulheta, como seria esperado, pode-se concluir:
•que a pressão a montante da agulheta diminui quando se regula uma determinada pressão na bomba (agulheta fechada);
•que a pressão a montante da agulheta diminui àmedida que o comprimento da mangueira aumenta;
•que a pressão na bomba aumenta (em desnível) quando se assume o caudal de saída (montante a 6bar) da agulheta.
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Considerações 2/2
Um conjunto de novas experiências serão consideradas para estudar perdas de carga através de uma análise dimensional.
Serão testados modelos disponíveis na literatura.
Serão construídos diagramas de rápida consulta.
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PERDAS DE CARGAPERDAS DE CARGA
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