Modelos matemáticos de estimativa do fator de atrito de Darcy-Weisbach para fluxo turbulento liso

Autores

  • Vanderlan Fernandes Souza
  • José Sebastião Costa de Sousa INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO SERTÃO PERNAMBUCANO https://orcid.org/0000-0003-0117-4523
  • Gilberto Saraiva Tavares Filho
  • Valdomiro Andrade Mota de Morais
  • Marlon da Silva Garrido

DOI:

https://doi.org/10.31416/rsdv.v12i3.540

Palavras-chave:

Colebrook-White, Swamee, Moody, Sousa e Dantas Neto, Swamee-Jain

Resumo

O fator de atrito de equação universal de perda de carga é o maior complicado da fórmula pois demanda equações particulares para cada regime de fluxo e em alguns casos processos interativos na resolução. Diversos autores propuseram expressões simplificadas para contornar tais dificuldades, contudo, ainda existe a necessidade de comprovações para casos específicos. Diante disto, buscou-se com este trabalho avaliar a exatidão das equações de Colebrook-White (a mais usada para todo o regime de fluxo turbulento), Moody, Swamee, Swamee-Jain e Sousa e Dantas Neto (2014) em comparação a equação de Von Kármán na determinação do fator de atrito de Darcy-Weisbach para o regime de fluxo turbulento liso, nas condições mais recorrentes de projetos hidráulicos atuais. Constatou-se que para o regime de fluxo turbulento liso a equação de Moody foi a de menor exatidão, as equações de Colebrook-White, Swamee e Swamee-Jain foram equivalentes entre si e a equação de Sousa e Dantas Neto (2014) foi a de melhor performance em comparação a equação de Von Kármán para o fluxo turbulento liso nos 675 cenários analisados, que corresponderam a velocidades de fluxo de até 4,00 m s-1, diâmetros nominais de até 500 mm e rugosidades absolutas de 0,0100 a 0,0001 mm.

Biografia do Autor

José Sebastião Costa de Sousa, INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO SERTÃO PERNAMBUCANO

Professor do IFSertãoPE, campus Petrolina Zona Rural.

Doutor em Engenharia Agr´ícola, na área de concentração Irrigação e Drenagem.

Referências

ABDULAMEER, L. S.; DZHUMAGULOVA, N.; ALGRETAWEE, H.; ZHURAVLEVA, L.; ALSHAMMARI, M. H. Comparison Between Hazen-Williams and Darcy-Weisbach Equations To Calculate Head Loss Through Conveyancing Treated Wastewater in Kerbala City, Iraq. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, Kharkiv, v. 1, n. 1, p. 115, 2022.

ANDRADE, L.; CARVALHO, J. A. Análise da equação de Swamee-Jain para cálculo do fator de atrito. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, Campina Grande, v.5, n.3, p.554-557, 2001.

AZEVEDO NETTO, J. M.; FERNÁNDEZ, M. F. Manual de hidráulica. 9. ed. São Paul: Blucher, 2015. 632 p.

BRKI?, D. Review of explicit approximations to the Colebrook relation for flow friction. Journal of Petroleum Science and Engineering, Amsterdã, v. 77, n. 1, p. 34-48, 2011. DOI: https://doi.org/10.1016/j.petrol.2011.02.006

FERREIRA, D. F. Sisvar: a computer statistical analysis system. Versão 5.8, Lavras Ciência e Agrotecnologia, 2011. Disponível em: https://des.ufla.br/~danielff/programas/sisvar.html Acesso em: 12 mai. 2023.

GOMES, H. P. Engenharia de irrigação: hidráulica dos sistemas pressurizados, aspersão e gotejamento. 3. ed. Campina Grande: Ed. UFPB, 1999. 412p.

GONÇALVES, T. S.; ORO, C. E. D.; DALLAGO, R. M.; MIGNONI, M. L. Avaliação de fator de atrito pelo método de Newton para solução da equação de Colebrook–White. Perspectiva, Erechim. v. 45, n. 171, p. 55-64, 2021. DOI: 10.31512/persp.v.45.n.171.2021.162.p.55-64.

HADDAD, A. Evaluation and correlation of friction head losses in smooth and rough pipes. The Eurasia Proceedings of Science Technology Engineering and Mathematics, Elaz?g, v. 7, n. 4, p. 357-362, 2019.

JAMIL, R.; MUJEEBU, M. A. Empirical relation between Hazen-Williams and Darcy-Weisbach equations for cold and hot water flow in plastic pipes. WATER, Dammam, v. 108, n. 6, p. 104-114, 2019. DOI: https://doi.org/10.14294/WATER.2019.1

JARDIM, A. M. R. F.; SILVA, J. R. I.; SILVA, M. V.; SOUZA, L. S. B.; ARAÚJO JÚNIOR, G. N.,; ALVES, H. K. M. N.; MESQUITA, M.; SOUZA, P. J. O. P.; CASTRO, A. H. Modelling the Darcy–Weisbach friction factor and the energy gradient of the lateral line. Irrigation and Drainage, Hoboken v. 71, n. 2, p. 320-332, 2022. DOI: https://doi.org/10.1002/ird.2658

MELLO, C. R.; CARVALHO, J. A. Análise da equação de perda de carga de HazenWilliams, associada aos regimes hidráulicos para tubos de PVC e polietileno de pequeno diâmetro. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, Campina Grande v. 2, n. 3, p. 247-252, 1999. DOI: https://doi.org/10.1590/1807-1929/agriambi.v2n3p247-252

MELO, V. G. M. L. Perda de carga em tubos gotejadores colapsáveis para microirrigação. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Sistemas Agrícolas). Universidade de São Paulo, São Paulo, 2020.

PIMENTA, B. D. Análise de formulações explícitas do coeficiente de perda de carga em condutos pressurizados. Dissertação (Mestrado em engenharia agricolar) Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria. 2017.

PIMENTA, B. D.; ROBAINA, A. D.; PEITER, M. X.; PEREIRA, A. C.; RODRIGUES, A. S.; LOREGIAN, M. V. Desempenho e precisão de equações explícitas do coeficiente de perda de carga em regime de fluxo turbulento. Revista Brasileira de Agricultura Irrigada, Fortaleza, v. 12, n. 2, p. 2443, 2018. DOI: 10.7127/rbai.v12n200743

PORTO, R. M. Hidráulica Básica. 4. ed. São Carlos: EESC-USP, 2006. 540 p.

SAMADIANFARD, S. Gene expression programming analysis of implicit Colebrook–White equation in turbulent flow friction factor calculation. Journal of Petroleum Science and Engineering, Amsterdã, v. 92, p. 48-55, 2012. DOI: https://doi.org/10.1016/j.petrol.2012.06.005

SILVA, F. O.; TOLENTINO JÚNIOR, J. B. Otimização do dimensionamento hidráulico de uma subunidade de irrigação localizada. Irriga, Botucatu, v. 25, n. 4, p. 697-703, 2020. DOI: https://doi.org/10.15809/irriga.2020v25n4p697-703

SILVA, J. G.; PEITER, M. X.; ROBAIANA, A. D.; BRUNING, J.; CHAIBEN NETO, M.,; FERREIRA, L. D. Simplified Scobey formula for determining head loss in pressurized pipes. Revista Brasileira de Agricultura Irrigada, v. 16, p. 31-41, 2022. DOI: https://doi.org/10.7127/rbai.v1601254

SOUSA, J. S. C.; DANTAS NETOS, J. Equação explícita para cálculo do fator de atrito de Darcy-Weisbach em projetos de irrigação pressurizada1. Irriga, Botucatu, v. 19, n. 1, p. 137-148, 2014. DOI: https://doi.org/10.15809/irriga.2014v19n1p137

SWAMEE, P. K.; Jain, A. K. Explicit equations for pipe-flow problems. Journal of the hydraulics division, New York, v. 102, n. 5, p. 657-664, 1976. DOI: https://doi.org/10.1061/JYCEAJ.0004542

YOO, D. H.; SINGH, Vijay P. Explicit design of commercial pipes with secondary losses. Journal of Hydro-Environment Research, Amsterdã, v. 4, n. 1, p. 37-45, 2010. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jher.2009.12.003

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Publicado

2024-09-13

Como Citar

FERNANDES SOUZA, V. .; COSTA DE SOUSA, J. S.; SARAIVA TAVARES FILHO, G.; ANDRADE MOTA DE MORAIS, V.; DA SILVA GARRIDO, M. Modelos matemáticos de estimativa do fator de atrito de Darcy-Weisbach para fluxo turbulento liso . Revista Semiárido De Visu, [S. l.], v. 12, n. 3, p. 1236–1249, 2024. DOI: 10.31416/rsdv.v12i3.540. Disponível em: https://semiaridodevisu.ifsertao-pe.edu.br/index.php/rsdv/article/view/540. Acesso em: 14 out. 2024.

Edição

Seção

Ciências Agrárias - Artigos