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
?
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:
Portanto, a vazão
em
é:
Passo 3
Agora, precisamos calcular a velocidade do fluido na tubulação. A velocidade
é dada por:
onde
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
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
. 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
:
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.