Encontre a perda de carga devido ao atrito em um tubo a partir do fator de atrito, comprimento, diâmetro e velocidade, veja a queda de pressão equivalente ou resolva uma variável ausente - hf = f·(L/D)·(v²/2g).
Propriedades de tubos e fluidos
Faixa típica de fluxo turbulento: 0,008–0,09 (do gráfico Moody ou equação de Colebrook).
Use o diâmetro interno. 100mm = 0,1m.
Gravidade padrão: 9,81 m/s².
Água ≈ 1000 kg/m³ à temperatura ambiente.
Perda de cabeça
—
Insira o fator de atrito, comprimento, diâmetro e velocidade para calcular.
Queda de pressão (kPa)—
Queda de pressão (psi)—
Comparar cenários
Cenário
Perda de cabeça
Este tubo (L)
—
Dobrar o comprimento (2L)
—
A perda de carga é diretamente proporcional ao comprimento – duas vezes o comprimento significa duas vezes a perda de carga, se todo o resto for igual.
Propriedades de tubos e fluidos
Água ≈ 1000 kg/m³ à temperatura ambiente.
queda de pressão
—
Insira o fator de atrito, comprimento, diâmetro, velocidade e densidade para calcular.
Perda de carga (m)—
Queda de pressão (psi)—
Resolva para uma variável ausente
valor resolvido
—
Escolha uma variável, defina a perda de carga alvo e insira os outros valores conhecidos.
4 min de leitura5 etapas10 termos3 exemplos6 perguntashf = f · (L/D) · (v²/2g)
A equação de Darcy-Weisbach é a maneira padrão e de uso geral para calcular a perda de carga por atrito em um tubo, aplicável tanto ao fluxo laminar quanto ao turbulento, uma vez que você conhece o fator de atrito.
📋
Etapas
Como usar esta calculadora
5 etapas▸
1
Insira o fator de atrito
Digite o fator de atrito Darcy f para o tubo. Os valores típicos de fluxo turbulento variam de 0,008 a 0,09; procure em um gráfico Moody ou na equação de Colebrook para ver a rugosidade do seu tubo e o número de Reynolds.
2
Insira o comprimento e o diâmetro do tubo
Preencha o comprimento do tubo L e o diâmetro interno D em metros. Use o diâmetro interno real e não o tamanho nominal ou externo do tubo.
3
Insira a velocidade do fluxo
Insira a velocidade média do fluxo v em m/s. Se você conhece apenas a vazão, divida primeiro pela área da seção transversal do tubo (πD²/4).
4
Leia a perda de carga e a queda de pressão
A guia Perda de carga mostra a perda de carga por atrito em metros com a queda de pressão equivalente em kPa e psi. Mude para a guia Queda de pressão para obter o mesmo resultado enquadrado em ΔP.
5
Resolva para uma variável ausente
Na guia Resolver, escolha o fator de atrito ou a velocidade, insira uma perda de carga alvo e os outros valores conhecidos, e a calculadora inverte a equação para você.
⚡
Referência
Fórmula e metodologia
1 fórmulas▸
Equação de Darcy-Weisbach
hf = f · (L/D) · (v²/2g)
hf é a perda de carga devido ao atrito em metros, f é o fator de atrito Darcy adimensional, L é o comprimento do tubo em metros, D é o diâmetro interno do tubo em metros, v é a velocidade média do fluxo em m/s e g é a aceleração gravitacional (9,81 m/s²). A queda de pressão equivalente decorre de ΔP = ρ·g·hf, onde ρ é a densidade do fluido em kg/m³.
📖
Glossário
Principais termos explicados
10 termos▸
Equação de Darcy-WeisbachA equação padrão que relaciona a perda de carga por atrito em um tubo ao fator de atrito, comprimento, diâmetro e velocidade: hf = f(L/D)(v²/2g). Aplica-se tanto ao fluxo laminar quanto ao turbulento.
Perda de cabeçaA energia perdida por atrito à medida que o fluido flui através de um tubo, expressa como uma altura equivalente da coluna de fluido em metros (ou pés). Maior perda de carga significa mais energia que o sistema deve fornecer.
Fator de atritoO fator de atrito Darcy adimensional f, que depende da rugosidade relativa do tubo e do número de Reynolds. Encontrado em um gráfico Moody ou calculado com a equação de Colebrook.
Diâmetro do tuboO diâmetro interno (furo) do tubo, em metros. A perda de carga é extremamente sensível ao diâmetro, uma vez que aparece aproximadamente na quinta potência na forma de vazão da equação.
VelocidadeA velocidade média do fluxo do fluido através da seção transversal do tubo, em metros por segundo, igual à vazão volumétrica dividida pela área da seção transversal.
Queda de pressãoA pressão perdida ao longo do trecho do tubo devido ao atrito, ΔP = ρ·g·hf, expressa em pascais, quilopascais ou psi. Uma bomba ou fonte de pressão a montante deve superar esta perda.
Gráfico temperamentalUm gráfico (ou a equação de Colebrook equivalente) que fornece o fator de atrito de Darcy em função do número de Reynolds e da rugosidade relativa do tubo (ε/D).
pés (ft)Unidade de comprimento do sistema usual dos Estados Unidos. 1 pé (ft) = 12 polegadas (in) = 0,3048 m.
polegadas (in)Unidade de comprimento do sistema usual dos Estados Unidos. 1 polegada (in) = 2,54 cm.
libras (lb)Unidade de massa usada nos Estados Unidos. 1 libra (lb) equivale a 0,45359237 kg.
👥
Situações comuns
Exemplos práticos
3 exemplos▸
🚰
Engenheiro de instalações
100 m de abastecimento de água
Fator de atrito f 0.02Comprimento L 100 metrosDiâmetro D 0,1mVelocidade v 2m/s
hf = 0,02 × (100/0,1) × (2²/(2×9,81)) ≈ 4,08 m de perda de carga. Na densidade da água (1000 kg/m³) que equivale a uma queda de pressão de 40,0 kPa (5,8 psi) — a bomba que alimenta este funcionamento deve fornecer pelo menos essa pressão extra.
🏭
Engenheiro de processos
Mesmo tubo, enquadrado como queda de pressão
Fator de atrito f 0.02Densidade ρ 1000 kg/m³
Com a mesma perda de carga (4,08 m) e densidade da água, a guia Queda de pressão informa ΔP = 1000 × 9,81 × 4,08 ≈ 40,0 kPa diretamente – útil ao dimensionar uma bomba em relação às especificações de pressão do fabricante, em vez de às especificações de altura manométrica.
📏
Projetista de tubulação
Dobrando o comprimento do tubo
Comprimento L 200 m (era 100 m)Todas as outras entradas inalterado
A perda de carga é diretamente proporcional ao comprimento, portanto, duplicar L para 200 m duplica a perda de carga para cerca de 8,15 m — exatamente o que mostra o cartão de comparação de cenários da guia Perda de carga. Todo o resto na equação permanece fixo.
🔗
Referência
Citar esta calculadora
APA e MLA▸
Use um destes formatos para citar esta calculadora em um trabalho ou relatório.
A equação de Darcy-Weisbach é a maneira padrão e de uso geral para calcular a perda de carga por atrito em um tubo, aplicável tanto ao fluxo laminar quanto ao turbulento, uma vez que você conhece o fator de atrito. Esta calculadora encontra a perda de carga, a queda de pressão equivalente ou resolve um fator de atrito ou velocidade ausente de uma perda de carga alvo.
Como funciona a equação de Darcy-Weisbach
▸
A equação hf = f·(L/D)·(v²/2g) diz que a perda de carga por atrito cresce linearmente com o comprimento do tubo e com o quadrado da velocidade, mas diminui à medida que o diâmetro aumenta. O fator de atrito f captura tudo sobre a rugosidade interna do tubo e o regime de fluxo (laminar vs. turbulento) - não é uma constante fixa e deve ser consultado em um gráfico Moody ou calculado com a equação de Colebrook para um determinado número de Reynolds e rugosidade relativa. Depois de obter f, o resto do cálculo é álgebra simples.
Entradas e o que elas significam
▸
O comprimento (L) e o diâmetro (D) vêm das dimensões físicas do tubo — use o diâmetro interno, não o tamanho nominal do tubo, já que os diâmetros reais do furo variam de acordo com o cronograma e o material. Velocidade (v) é a velocidade média do fluxo; se você conhece apenas a vazão volumétrica, divida primeiro pela área da seção transversal (πD²/4). Como a perda de carga é dimensionada com o quadrado da velocidade, um pequeno aumento de velocidade (de um tubo menor ou taxa de fluxo mais alta) produz uma perda de carga desproporcionalmente maior - esta é a única entrada com maior probabilidade de surpreender um usuário iniciante.
Limites e casos extremos
▸
A equação de Darcy-Weisbach considera apenas o atrito ao longo de tubos retos — ela não inclui pequenas perdas de conexões, válvulas, cotovelos ou efeitos de entrada/saída, que precisam ser adicionados separadamente (normalmente como um comprimento equivalente ou uma soma do fator K). Para sistemas de distribuição de água, a equação de Hazen-Williams empírica às vezes é usada porque evita a pesquisa de um fator de atrito, ao custo de ser específica da água e menos precisa fora de sua faixa de velocidade calibrada. Se a estimativa do fator de atrito for incerta, trate o resultado da perda de carga como uma estimativa e verifique novamente com um gráfico da Moody antes de finalizar o projeto de uma bomba ou sistema.
❓
Perguntas
Perguntas frequentes
6 perguntas▸
Qual é a fórmula de Darcy-Weisbach?+
hf = f · (L/D) · (v²/2g), onde hf é a perda de carga em metros, f é o fator de atrito adimensional, L é o comprimento do tubo, D é o diâmetro interno, v é a velocidade média e g é a aceleração gravitacional (9,81 m/s²).
Como encontro o fator de atrito?+
Procure em um gráfico Moody usando o número de Reynolds e a rugosidade relativa do tubo (ε/D), ou calcule-o diretamente com a equação de Colebrook. Os valores típicos de fluxo turbulento para materiais de tubos comuns variam de cerca de 0,008 a 0,09.
Como a queda de pressão está relacionada à perda de carga?+
A queda de pressão é igual a ΔP = ρ·g·hf, onde ρ é a densidade do fluido. Para água (ρ ≈ 1000 kg/m³), 1 metro de perda de carga equivale a cerca de 9,81 kPa (1,42 psi) de queda de pressão.
Quais unidades esta calculadora usa?+
Comprimento, diâmetro e perda de carga estão em metros; a velocidade está em metros por segundo; a gravidade está em m/s²; a densidade está em kg/m³. A queda de pressão é mostrada em quilopascais (kPa) e libras por polegada quadrada (psi) por conveniência.
O que acontece se o tubo for mais longo?+
A perda de carga é diretamente proporcional ao comprimento – duplicar o comprimento do tubo duplica a perda de carga, com todo o resto mantido constante. O cartão de comparação de cenários da guia Perda de cabeça mostra isso lado a lado.
Como isso difere da equação de Hazen-Williams?+
Darcy-Weisbach é uma equação geral derivada fisicamente que funciona para qualquer regime de fluido e fluxo, uma vez que você conhece o fator de atrito. Hazen-Williams é um atalho empírico calibrado especificamente para fluxo de água, usando um coeficiente de rugosidade (fator C) em vez de um fator de atrito.
📄
Salvar e compartilhar
Receba um PDF personalizado com seus resultados
Baixe na hora um PDF de uma página com seus resultados. Informe seu e-mail para receber também dicas ocasionais sobre nossas calculadoras — sem spam e com opção de cancelamento a qualquer momento. Privacidade.