O que é perda por fricção?
A perda por atrito no tubo é uma medida ou cálculo da perda de fluxo ou pressão devido à interação do fluido com as paredes do tubo. Essas perdas precisam ser determinadas para os sistemas de tubulação, porque as bombas devem ser especificadas com energia suficiente para superar as perdas e fornecer vazões adequadas. A perda por atrito varia dependendo dos materiais do tubo, comprimento e taxa ou velocidade do fluxo de líquido.
Os sistemas de tubulação consistem em seções retas ou curvas de tubo, conexões, válvulas e outros acessórios. À medida que um sistema aumenta em comprimento e complexidade, os fluidos que passam por ele interagem com as paredes do tubo e com vários acessórios, criando resistência. Quantidades excessivas de arrasto acabarão causando uma perda de fluxo no cliente ou destino, se não forem superadas pelo poder adicional de bombeamento.
Os materiais usados nos tubos variam muito, de ferro fundido a plásticos, e cada tipo tem uma rugosidade específica nas paredes internas. Os fabricantes de tubos emitem tabelas que mostram a perda esperada de atrito por comprimento de tubo para diferentes materiais e diâmetros de tubo, com o diâmetro medindo a distância através da área interna do tubo. Um fator de rugosidade medido ou estimado é usado no cálculo da perda de atrito, com o tubo de ferro inacabado tendo um fator de rugosidade mais alto que o tubo de plástico liso.
As tabelas de perda por atrito mostram valores de pés de altura da água por 100 pés de tubo (o valor é o mesmo em metros) porque a capacidade da bomba e os requisitos de energia são normalmente dimensionados em pés de água. Esse valor estima quantos pés verticais uma bomba pode empurrar água com um determinado tamanho de motor, o que permite aos projetistas relacionar a energia da bomba diretamente a um sistema de tubulação. O efeito da perda por atrito aumenta com o comprimento do sistema e o número de conexões e seções curvas, e só pode ser reduzido com o uso de tubos mais suaves, mas não pode ser eliminado.
As perdas também aumentam à medida que a velocidade do fluido aumenta no tubo. Aumentar a pressão do sistema é uma solução melhor do que aumentar as taxas de fluxo, e é por isso que os sistemas municipais de água usam torres de água elevadas. Manter um suprimento de água em um tanque elevado não apenas fornece água extra para períodos de alta demanda, mas também mantém uma pressão mais constante para superar as perdas do sistema.
A perda por atrito é importante em todos os sistemas de tubulação comercial, porque um arrasto maior é igual a custos de bombeamento mais altos. Existem algumas aplicações em que a capacidade adequada de bombeamento é crítica, como combate a incêndio. Um caminhão de bombeiros deve fornecer grandes quantidades de água através de longas seções de mangueira, geralmente nos andares superiores de um edifício. À medida que a demanda por água aumenta, o caminhão-bomba deve fornecer pressão adequada nos bicos para manter a capacidade de combate a incêndio. Os bicos das mangueiras são projetados como tubos finos e longos, porque isso converte a pressão da mangueira em alto fluxo no bocal, sem a necessidade de altas velocidades na mangueira.
O ar também é fluido e a perda de atrito ocorre nos sistemas de aquecimento e ar condicionado, à medida que o ar se move pelos dutos que se conectam a várias salas. Os projetistas de sistemas usam cálculos de perda de atrito para determinar a potência do ventilador necessária para o fluxo de ar adequado nos edifícios. O dimensionamento inadequado do ventilador e do duto pode resultar em fluxo de ar insuficiente em algumas áreas de uma casa ou prédio, ou aquecimento ou refrigeração inadequados nos andares mais altos de um edifício de vários andares.