Qual a perda de carga em 20 m de mangueira PU de 8 mm de diâmetro interno em uma instalação de ar comprimido seco.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A pergunta é sobre calcular a perda de carga em uma mangueira de 20 metros de comprimento, com diâmetro interno de 8 mm, usada em uma instalação de ar comprimido seco. A matéria envolvida aqui é hidráulica de fluídos, e vamos precisar de conceitos como perda de carga por atrito, diâmetro da mangueira, comprimento da mangueira, e as propriedades do ar comprimido.
Passo 2
Primeiro, precisamos entender o que é perda de carga. É a diminuição de pressão do ar à medida que ele percorre a mangueira, devido ao atrito com as paredes internas da mangueira. Para calcular isso, vamos usar a equação de Darcy-Weisbach, que relaciona a perda de carga com o fluxo de fluido.
Passo 3
A equação de Darcy-Weisbach é:
Onde:
-
é a perda de carga (em Pa) -
é o fator de atrito (adimensional) -
é o comprimento da mangueira (20 m) -
é o diâmetro interno da mangueira (8 mm = 0,008 m) -
é a densidade do ar comprimido -
é a velocidade do ar na mangueira
Passo 4
Primeiro, precisamos encontrar a densidade do ar (
). Para ar comprimido seco a temperatura ambiente (~20°C), a densidade é aproximadamente 1,2 kg/m³.
Passo 5
Em seguida, precisamos determinar a velocidade do ar (
) na mangueira. Geralmente, essa velocidade pode ser obtida a partir da vazão de ar, mas como não temos essa informação, vamos supor uma velocidade típica de 10 m/s para facilitar o cálculo.
Passo 6
Agora, precisamos encontrar o fator de atrito (
). Esse fator depende do regime de fluxo, que verificamos com o número de Reynolds. Vamos calcular o número de Reynolds (
):
Onde
é a viscosidade dinâmica do ar, aproximadamente
Pa·s.
Calculando:
Como
, o fluxo é turbulento. Podemos usar uma estimativa para
, por exemplo,
.
Passo 7
Agora, vamos substituir todos os valores na equação de Darcy-Weisbach:
Simplificando:
Resposta
A perda de carga na mangueira é de aproximadamente 3000 Pa.