Calcule a perda de carga total do sistema (perda de carga por atrito + perda de cargas localizadas).
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício pede para calcular a perda de carga total do sistema, que é a soma da perda de carga por atrito e das perdas de cargas localizadas. Essencialmente, precisamos entender como a pressão da água ou do fluido diminui enquanto ele circula pelo sistema de tubulações, levando em conta tanto o atrito com as paredes dos tubos quanto as interrupções no fluxo, como curvas e conexões. Para resolver isso, vamos precisar conhecer fórmulas específicas para calcular cada tipo de perda e ter informações sobre o sistema, como diâmetro dos tubos, comprimento, tipo de conexões, velocidade do fluido, entre outros.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a perda de carga por atrito. Para isso, usamos a equação de Darcy-Weisbach:
Onde:
-
é a perda de carga por atrito, -
é o fator de atrito, -
é o comprimento do tubo, -
é o diâmetro hidráulico do tubo, -
é a velocidade do fluido, -
é a aceleração da gravidade.
Explicando cada termo: o fator de atrito
depende do tipo de fluxo (laminar ou turbulento) e da rugosidade interna do tubo. O comprimento
e o diâmetro
são características físicas da tubulação. A velocidade
indica quão rápido o fluido está se movendo.
Passo 3
Agora, vamos calcular as perdas de cargas localizadas. Essas perdas ocorrem devido a mudanças abruptas no fluxo, como curvas, válvulas, reduções de diâmetro, etc. A fórmula geral para calcular cada perda localizada é:
Onde:
-
é a perda localizada, -
é o coeficiente de perda específico para cada tipo de conexão ou mudança, -
e são os mesmos da equação anterior.
Para obter a perda total de cargas localizadas, somamos as perdas individuais de cada elemento no sistema:
Passo 4
Finalmente, para encontrar a perda de carga total do sistema, somamos a perda por atrito e as perdas localizadas:
Substituindo as fórmulas que desenvolvemos:
Essa equação nos dá a perda total de pressão que o fluido sofre ao percorrer todo o sistema de tubulações, considerando tanto o atrito nas paredes quanto as interrupções no fluxo.
Resposta
A perda de carga total do sistema é dada por: