Perda de carga em tubulações comerciais conduzindo água residuária de avicultura | Head loss in the commercial pipelines conducting poultry raising wastewater

Este trabalho foi desenvolvido com os propósitos de avaliar a perda de carga em tubulações comerciais de ferro galvanizado, aço zincado e PVC conduzindo água residuária de avicultura (ARA), determinar equações que a estimem em função da vazão, do diâmetro e da concentração de sólidos totais, bem como levantar as características reológicas da ARA. Os resultados possibilitaram concluir que: (a) a ARA foi classificada reologicamente como plástico de Bingham; (b) as viscosidades de todas as concentrações analisadas apresentaram-se menores que a viscosidade da água; (c) a massa específica das partículas em suspensão na ARA foi de 1,84 g cm -3 e o seu diâmetro menor que 1 mm; (d) a perda de carga da ARA para as concentrações de sólidos totais estudadas foi menor do que para a água limpa, diminuindo até a concentração de 0,4600 dag L -1 e voltando a crescer daí até a concentração de 2,8941 dag L -1 ; (e) os modelos empíricos apresentaram melhores resultados do que o modelo que estima o fator de atrito f. O modelo que melhor estimou a perda de carga foi o de Hazen-Williams modificado, para quaisquer vazões, concentrações de sólidos totais, tipos de materiais e diâmetros de tubos, recomendando-se seu uso em detrimento dos outros modelos. Este modelo subestima, em média, a perda de carga, e apresenta, em geral, os menores erros médios e desvios padrão, justificando seu melhor ajuste, quando comparados aos demais; (f) na prática a variável ST (concentração de sólidos totais) pode ser suprimida da equação para a faixa de ST estudada, considerando-se desprezível o seu efeito no cálculo da perda de carga pelo modelo de Hazen-Williams modificado; (g) uma vez que a perda de carga medida na água limpa foi maior de 9,7 % a 20,8 % para a tubulação de ferro galvanizado de 130,30 mm, de 9,7 % a 32,0 % para a tubulação de aço zincado de 99,83 mm, e de 11,0 % a 26,3 % para a tubulação de PVC de 79,90 mm, comparadas às estimadas pelo modelo de Hazen-Williams modificado para água residuária de avicultura, recomenda-se utilizar equações que determinem a perda de carga para a água limpa no dimensionamento de sistemas hidráulicos que ocasionalmente transportem água residuária de avicultura com as características apresentadas neste trabalho.

The objective of this study was to evaluate the head loss in commercial pipelines made of galvanized iron, zinc-coated steel and PVC conducting poultry raising wastewater (PW), to determine the equations that would estimate this loss as a function of flow rate, pipe diameter and the concentration of the total solids, as well as to determine the rheological characteristics found in poultry raising wastewater (PW), as well as to determine the rheological characteristics of this wastewater. Based on the results, the conclusions were drawn as follows. (a) PW was rheologically classified as Bingham plastic. (b) The viscosity of all analyzed concentrations were lower than that the viscosity of the water. (c) The specific mass of the particles suspended in PW was 1.84 g cm -3 , while the diameter of all these particles were lower than 1 mm. (d) The PW head loss for the studied concentrations of the total solids was lower than that for clean water, as decreasing down to 0.4600 dag L -1 and increasing again up to 2.8941 dag L -1 . (e) The empiric models showed better results than the model estimating the friction factor f. The Hazen-Williams’s modified model was the one that better estimating the head loss for any flow rates, total solid concentrations, material types and pipe diameters, therefore being the most recommended. That model on the average underestimates the head loss and generally presents the lowest average errors and standard deviations, so justifying its adjustment in comparison to the other ones. (f) In the practice, the TS (total solid concentration) may be omitted from the equation at the studied TS range, as its effect is considered as a negligible one when the head loss is calculated by the Hazen Williams’s modified model. (g) Since the head loss measured for clean water showed to be higher than 9.7 to 20.8% for the galvanized-iron 130.30 mm pipeline, than 9.7% to 32.0% for the zinc-acid pipeline, than 11.0 to 26.3% for the PVC 79.90 mm pipeline, comparative to those head losses estimated by the Hazen-Williams’s modified model for the poultry raising wastewater, it is recommended the use of equations that would determine the head loss in clean water in dimensioning the hydraulic systems that occasionally transport the poultry wastewater that have the characteristics determined in the current study.

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