Água a escoa através de um tubo de concreto, para drenagem, com de diâmetro interno, a uma vazão de . Determine a queda de pressão para de tubo horizontal. Resp:

Passo 1

Beleza, vamos lá! A gente tem um exercício que fala sobre água fluindo através de um tubo de concreto. A água está a , o tubo tem um diâmetro interno de e a água passa a uma vazão de . A gente precisa descobrir qual é a queda de pressão ao longo de desse tubo horizontal. Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de dinâmica dos fluidos, como a equação de Darcy-Weisbach para calcular a perda de carga por atrito.

Passo 2

Primeiro, vamos encontrar a velocidade do fluxo da água no tubo. Sabemos que a vazão mássica ( ) é dada por:
Onde:
  • é a densidade da água (aproximadamente para água a ),
  • é a área da seção transversal do tubo,
  • é a velocidade da água.
A área do tubo é:
Agora, rearranjando a equação para encontrar :

Passo 3

Com a velocidade em mãos, vamos calcular o número de Reynolds para verificar o regime de escoamento (laminar ou turbulento):
Onde é a viscosidade dinâmica da água a , aproximadamente . Substituindo:
Como , o escoamento é turbulento.

Passo 4

Agora, precisamos determinar o fator de atrito ( ) usando a equação de Colebrook:
Assumindo que o tubo de concreto é rugoso, vamos considerar uma rugosidade relativa ( ) típica para concreto, por exemplo, . Usando uma estimativa ou tabela, encontramos que .

Passo 5

Com o fator de atrito, podemos calcular a queda de pressão ( ) usando a equação de Darcy-Weisbach:
Onde:
  • é o comprimento do tubo ( ),
  • é o diâmetro interno ( ).
Substituindo os valores:

Resposta

A queda de pressão é de .

Exercícios relacionados

Água escoa numa tubulação de seção constante, cujo diâmetro do tubo é de e a velocidade média é . Na entrada do tubo, a pressão manométrica é de . A saída do tanque se situa a acima da entrada e a pressão de saída é atmosférica. Determine a perda de carga entre a entrada e a saída do tubo. Resp:
Um leito fluidizado, utilizando carvão, opera a 1145 K , o processo é limitado pela difusão de oxigênio contracorrente ao dióxido de carbono, , formado na superfície da partícula de carvão. Assumindo, que o carvão é carbono sólido puro, com densidade de e que a partícula é esférica com diâmetro de . e ) existe ao redor da partícula em abundância. Sob condições de combustão, a difusividade do oxigênio na mistura gasosa em 1145 K é . Se regime permanente é assumido, calcule o tempo necessário para reduzir o diâmetro da partícula de carbono a . Resp.: .
Petróleo bruto do tipo leve ( com viscosidade semelhante ao óleo SAE 30) é bombeado horizontalmente através de um trecho de 1 milha de uma tubulação com 12 in de
diâmetro. A rugosidade média é de 0,01 in. A vazão é de . Calcule a potência requerida para acionar a bomba, se a sua eficiência é de . Resp:
Um bocal de combate a incêndio é suprido por meio de uma mangueira revestida com borracha, lisa, tendo de comprimento e 1,5 in de diâmetro. Água de um hidrante é levada a uma bomba elevadora de pressão no caminhão dos bombeiros, à pressão de 5 psig. Nas condições de projeto, a pressão na entrada do bocal é de 100 psig e a queda de pressão ao longo da mangueira é de 33 psi por de comprimento. Determine a) a vazão volumétrica de projeto, b) a velocidade de saído do bocal e c) a potência requerida para acionar a bomba elevadora de pressão, se a sua eficiência for de . Resp: a) , b)