Com os dados básicos do exercício anterior, qual seria a perda de carga distribuída em 100 m de tubulação, considerando uma vazão de operação de 30 l / min ?

Passo 1

Beleza, vamos resolver essa questão juntos! O enunciado pede para calcular a perda de carga distribuída em 100 metros de tubulação, considerando uma vazão de operação de . Vamos usar conceitos de hidráulica, especificamente a equação de Darcy-Weisbach para calcular a perda de carga. Para isso, vamos precisar da vazão, do comprimento da tubulação, do diâmetro interno da tubulação, do fator de atrito e da aceleração da gravidade.

Passo 2

Primeiro, vamos converter a vazão de litros por minuto para metros cúbicos por segundo, pois as unidades padrão da equação de Darcy-Weisbach trabalham com metros. Sabemos que:
1 , l = 0,001 , m^3 e 1 , min = 60 , s
Portanto, a vazão Q = 30 , l/min times 0,001 , m^31 , l times 1 , min60 , s = 0,0005 , m^3/s em é:

Passo 3

Agora, precisamos calcular a velocidade do fluido na tubulação. A velocidade V = QA é dada por:
A = pi D^24
onde V = 4Qpi D^2 é a área da seção transversal da tubulação. Supondo que o diâmetro interno da tubulação seja fornecido no exercício anterior, a área é:
Substituindo na fórmula da velocidade:

Passo 4

Com a velocidade Re = V Dnu calculada, precisamos determinar o número de Reynolds para verificar se o fluxo é laminar ou turbulento. O número de Reynolds é:
onde é a viscosidade cinemática do fluido (água, neste caso). Se , o fluxo é laminar; se , é turbulento.

Passo 5

Dependendo do regime de fluxo, escolhemos o fator de atrito f = 64Re . Para fluxo laminar:
Para fluxo turbulento, usamos a equação de Colebrook ou outras aproximações para determinar . Vamos supor que temos de um gráfico ou cálculo anterior.

Passo 6

Finalmente, aplicamos a equação de Darcy-Weisbach para encontrar a perda de carga De:
onde:
  • é o comprimento da tubulação,
  • é a aceleração da gravidade.
Substituímos todos os valores na equação para encontrar .

Resposta

Após seguir todos os passos e substituir os valores conhecidos, a perda de carga distribuída em 100 metros de tubulação com uma vazão de operação de é de aproximadamente [valor calculado] metros.

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