Última atualização: 29 de Jul. de 2024

Calculadora de Fator de Atrito - Equação de Moody

Q: Quais são os fatores que afetam o atrito?

Há três fatores principais que afetam o atrito: diâmetro do tubo , número de Reynolds e rugosidade da superfície . O número de Reynolds para o fluxo depende da velocidade, da densidade e da viscosidade do fluido, bem como do comprimento do tubo.

Q: Como calcular o fator de atrito para um fluxo turbulento?

Calcule o número de Reynolds para o fluxo (usando ρ ⋅ V ⋅ D / μ ). Verifique se a rugosidade relativa ( k/D ) está abaixo de 0,01. Use o número de Reynolds e a rugosidade na fórmula de Moody : f = 0,0055 ⋅ ( 1 + (2⋅10 4 ⋅ k/D + 10 6 /Re) 1/3 )

Q: Como usar um diagrama de Moody?

Para usar um diagrama de Moody, você precisa de valores para o número de Reynolds e a rugosidade relativa (k/D). Você deve traçar a curva de rugosidade relativa e desenhar linhas correspondendo ao número de Reynolds no eixo x. O ponto em que a linha do número de Reynolds cruza a curva de rugosidade dá a você o fator de atrito de Moody.

Q: Como calcular a rugosidade relativa de uma superfície?

Você pode calcular a rugosidade relativa de uma superfície usando a fórmula: k/D , em que k é a rugosidade da superfície e D é o diâmetro hidráulico.

Criada por Rahul Dhari

Revisada por Steven Wooding

Steven Wooding

Physicist holding a 1st class degree and a member of the Institute of Physics. Creator of the UK vaccine queue calculator, and featured in many publications, including The Sun, Daily Mail, Express, and Independent. Tenacious in researching answers to questions and has an affection for coding. Hobbies include cycling, walking, and birdwatching. You can find him on Twitter @OmniSteve. See full profile

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Traduzida por João Rafael Lucio dos Santos, Doutor/a

João Rafael Lucio dos Santos

PhD, Federal University of Campina Grande

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Joao is a physicist, researcher, and professor in Brazil. He earned his Ph.D. in Physics at the University of Rochester, NY in 2013. He has written several papers in international journals, mainly in field theory and cosmology. Joao is also a researcher and the outreach leader for the BINGO telescope. This state-of-the-art radio telescope will be operating in the Northeast of Brazil in a few years. He believes in the importance of spreading knowledge and high-quality information among society and the public in general. He also believes that people can enjoy the learning process if it is funny and if they can see it as a path to change their life, even in daily activities. In his free time, he enjoys running, playing tennis, cooking, traveling, and having pleasant moments with his relatives and friends. See full profile

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e Luna Maldonado Fontes

Luna Maldonado Fontes

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A graduate of Liberal Arts & Sciences with a focus on non-neural cognition. For their thesis, Luna studied how non-neural organisms (like slime molds) can be used to solve logic problems. Luna is a firm advocate for the DIY science movement and a member of the DIY and DIWO science community. When Luna is not working, they are either making videos or reading about different medicinal herbs. See full profile

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Índice

O que são perdas na tubulação e como você pode calcular o fator de atrito?Como calcular o fator de atrito?Exemplo: Usando a calculadora de fator de atrito Perguntas frequentes

A calculadora de fator de atrito da Omni estima o valor do fator de atrito para fluxos de tubulação, usado em vários cálculos para determinar a perda de energia devido ao atrito em fluidos escoando por um tubo. O fator de atrito é comumente usado na equação de Darcy-Weisbach e também é chamado de fator de atrito de Darcy. Esse valor depende de parâmetros como raio hidráulico, viscosidade do fluido, rugosidade da superfície e número de Reynolds. Continue lendo para entender como calcular o fator de atrito usando a equação de Darcy-Weisbach.

O que são perdas na tubulação e como você pode calcular o fator de atrito?

A perda de energia dos fluidos durante a passagem por um tubo ou duto causa redução da pressão e da velocidade, o que é conhecido como perda de carga. As principais causas dessas perdas são a rugosidade da superfície e o atrito.

Além disso, as alterações na seção transversal do tubo, como ampliação ou contração, curvas e ramificações, contribuem para perdas menores. A perda de carga por atrito é usada na equação de Darcy-Weisbach para estimar a queda de pressão $\Delta p$ de um fluido que escoa com velocidade $V$ , em um tubo com comprimento $L$ , diâmetro hidráulico $D$ , e fator de atrito $f$ , de modo que:

\footnotesize \Delta p = \cfrac{f L V^2}{2gD}

onde $g$ é a aceleração devido à gravidade.

Você pode ler mais sobre o cálculo da queda de pressão em nossa calculadora da equação de Darcy-Weisbach 🇺🇸.

O termo $f$ , ou fator de atrito, pode ser estimado para um tubo com rugosidade de superfície $k$ usando a equação de Colebrook:

\footnotesize \cfrac{1}{\sqrt f} = -2 \log \left(\cfrac{k}{3{,}7 D}\right) + \cfrac{2{,}51}{\text{Re} \sqrt f}

em que $\text{Re}$ é o número de Reynold para o fluxo de fluido. A equação de Colebrook-White só pode ser resolvida usando aproximações numéricas. Uma das aproximações comumente utilizadas é dada por Lewis Moody, também conhecida como gráfico de Moody ou diagrama de Moody. Nesta calculadora, utilizamos a aproximação de Moody para determinar o fator de atrito de Darcy. A aproximação de Moody (também conhecida como equação de Moody), é dada por:

\footnotesize f = 0{,}0055 \left( 1+ \left(2\times 10 ^4 \frac{k}{D} + \frac{10^6}{\text{Re}}\right)^{1/3}\right)

Essa aproximação é válida para regimes de fluxo em que o número de Reynolds está entre $4.000$ e $5\times10^8$ e para tubos com uma relação $k/D$ menor que $0{,}01$ . Essa aproximação também é usada nos cálculos desta calculadora.

🙋 Você não tem certeza de como calcular o diâmetro hidráulico de um tubo ou como encontrar a velocidade de um fluido em movimento? Então, talvez você queira dar uma olhada na calculadora de raio hidráulico 🇺🇸 ou na calculadora de fluxo de tubulação para uma melhor compreensão desses tópicos.

Como calcular o fator de atrito?

Siga os passos abaixo para usar a equação de Moody para estimar o fator de atrito de Darcy.

Passo 1: Digite o diâmetro hidráulico da tubulação ou do conduíte.
Passo 2: Insira a rugosidade da superfície da tubulação. Observe que a equação só é válida para uma relação k/D menor que 0,01.
Passo 3: Insira o número de Reynolds para o regime de fluxo. Observe que a equação só é válida para fluxos de tubulação com número de Reynolds no intervalo $4000 < \text{Re} < 5\times10^8$ .
Passo 4: Você pode usar o Modo Avançado da calculadora para estimar o número de Reynolds. Use as propriedades do fluido: densidade, viscosidade e velocidade de fluxo, para encontrar o número de Reynolds. Você também pode usar a seção "Parâmetros adicionais" para inserir um valor para a rugosidade relativa $k/D$ diretamente.
Passo 5: A calculadora determinará o valor do fator de atrito de Darcy.

Exemplo: Usando a calculadora de fator de atrito

Encontre o fator de atrito para um tubo com um diâmetro hidráulico de $2 \text{ m}$ e uma rugosidade de superfície de $0{,}01 \text{ m}$ . Considere o número de Reynolds como $4.500$ .

Etapa 1: Insira o diâmetro hidráulico do tubo ou conduíte, $D = 2 \text{ m}$ .
Etapa 2: insira a rugosidade da superfície do tubo, $k = 0{,}01 \text{ m}$ . Aqui, a relação $k/D$ é $0{,}005$ e, portanto, aceitável.
Etapa 3: Insira o número de Reynolds para o regime de fluxo, $Re = 4.500$ .

\scriptsize \begin{split} f &= 0{,}0055 \left( 1+ \left(2\times 10 ^4 \frac{k}{D} + \frac{10^6}{\text{Re}}\right)^{1/3}\right) \\ &= 0,0055 \left( 1+ \left(2\times 10 ^4 \frac{0{,}01}{2} + \frac{10^6}{\text{4.500}}\right)^{1/3}\right) \\ &= 0{,}04321 \end{split}

Etapa 4: A calculadora determinará o valor do fator de atrito de Darcy, $f = 0{,}04321$ .

Perguntas frequentes

Quais são os fatores que afetam o atrito?

Há três fatores principais que afetam o atrito: diâmetro do tubo, número de Reynolds e rugosidade da superfície. O número de Reynolds para o fluxo depende da velocidade, da densidade e da viscosidade do fluido, bem como do comprimento do tubo.

Como calcular o fator de atrito para um fluxo turbulento?

Calcule o número de Reynolds para o fluxo (usando ρ ⋅ V ⋅ D / μ).
Verifique se a rugosidade relativa (k/D) está abaixo de 0,01.
Use o número de Reynolds e a rugosidade na fórmula de Moody:

f = 0,0055 ⋅ ( 1 + (2⋅10⁴ ⋅ k/D + 10⁶/Re)^1/3)

Como usar um diagrama de Moody?

Para usar um diagrama de Moody, você precisa de valores para o número de Reynolds e a rugosidade relativa (k/D). Você deve traçar a curva de rugosidade relativa e desenhar linhas correspondendo ao número de Reynolds no eixo x. O ponto em que a linha do número de Reynolds cruza a curva de rugosidade dá a você o fator de atrito de Moody.

Como calcular a rugosidade relativa de uma superfície?

Você pode calcular a rugosidade relativa de uma superfície usando a fórmula: k/D, em que k é a rugosidade da superfície e D é o diâmetro hidráulico.