Água é bombeada à razão de 2 pé/s de um reservatório que está 20 pés acima de uma bomba para descarga livre 90 pés acima da bomba. A pressão no lado de admissão da bomba é de 5 psig e no lado de descarga é de 50 psig. Todos os tubos são de aço comercial 6 pol. de diâmetro. Determine (a) a altura da carga suprida pela bomba. (FOX 8.78)
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem um exercício de hidráulica onde a água está sendo bombeada de um reservatório para uma descarga livre. O reservatório está a 20 pés acima da bomba, e a descarga acontece a 90 pés acima da bomba. A taxa de bombeamento é de 2 pés cúbicos por segundo. Além disso, a pressão na entrada da bomba é de 5 psig e na saída é de 50 psig. Os tubos usados são de aço com diâmetro de 6 polegadas. Nosso objetivo aqui é descobrir a altura da carga que a bomba está suprindo.
Para resolver isso, vamos precisar entender conceitos de energia nas tubulações, como a altura manométrica, perdas de carga nos tubos e a relação entre pressão e altura de água. Vamos usar algumas fórmulas da hidráulica para calcular essa altura da carga.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar todas as alturas envolvidas no sistema. Temos:
- Altura do reservatório acima da bomba (H₁): 20 pés
- Altura da descarga acima da bomba (H₂): 90 pés
A diferença de altura total (
) que a água precisa superar é:
Passo 3
Agora, vamos considerar a pressão na entrada e na saída da bomba. A pressão na entrada é de 5 psig e na saída é de 50 psig. A pressão em termos de altura de água pode ser calculada usando a fórmula:
Onde:
-
é a altura de pressão, -
é a pressão, -
é o peso específico da água (aproximadamente 62.4 lbs/ft³).
Primeiro, convertemos a pressão de psig para pés de água. Sabemos que:
Então,
Passo 4
A altura total da carga fornecida pela bomba (
) precisa compensar a diferença de altura devido ao nível do reservatório e da descarga, além das diferenças de pressão. A fórmula para calcular
é:
Substituindo os valores que já temos:
Resposta
A altura da carga suprida pela bomba é de aproximadamente 174 pés.
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Certa instalação, em PVC rígido (
Um tubo liso com diâmetro de 3 pol. transporta água
horizontalmente a uma vazão em massa de
. A queda de pressão observada é de
para cada 100 pés de tubo. Do diagrama de Moody, o fator de atrito poderia ser escolhido como 0,021 ou 0,042. Qual o valor correto? (FOX 8.80)
Um medicamento líquido com viscosidade e massa específica da água deve ser administrado através de uma agulha hipodérmica. O diâmetro interno da agulha é de
e o seu comprimento é 50 mm. Determine (a) a máxima vazão em volume para qual o escoamento será laminar. (b) a queda de pressão requerida para fornecer a vazão máxima e © a correspondente tensão de cisalhamento na parede. (FOX 8.56)