Em sistemas de captação de água são utilizadas grades no ponto de admissão de água. A perda de carga nas grades podem ser determinadas pela equação
O coeficiente
pode ser encontrado pela expressão
onde
é o coeficiente de forma da barra,
é a espessura das barras,
a distância livre entre as barras e
é o ângulo da grade em relação à horizontal.
Para barras de seção retangular e circular o fator de forma pode ser utilizado com os valores 2,42 e 1,79 (Tsutiya, 2004). Encontre o valor do coeficiente
e a perda de carga devido ao uso de uma grade de barras com espessura 20 mm , distanciadas 10 cm e com ângulo de inclinação de 19 graus
. Além disso, pela grade deve passar uma taxa de escoamento de
. Considere a largura do poço de sucção de 2 m e o nível da água no poço de
.
Para barras de seção retangular e circular o fator de forma pode ser utilizado com os valores 2,42 e 1,79 (Tsutiya, 2004). Encontre o valor do coeficiente
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem um exercício sobre sistemas de captação de água que usam grades no ponto de entrada. Precisamos encontrar o coeficiente
e a perda de carga
nessas grades. Para isso, vamos usar as equações que relacionam esses valores com a velocidade da água, o ângulo das barras, e outras medidas que já foram dadas no problema. Vamos precisar entender um pouco de física de fluidos e aplicar as fórmulas certinhas.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular o coeficiente
usando a segunda equação fornecida:
Aqui, temos:
-
é o coeficiente de forma das barras. Como não foi especificado o formato, vamos assumir que as barras são retangulares, então . -
é a espessura das barras. -
é a distância livre entre as barras. -
é o ângulo de inclinação das barras.
Passo 3
Agora, vamos substituir os valores na fórmula para encontrar
:
Primeiro, calculamos a razão
:
Elevando isso a
:
(Nota:
é aproximadamente 0,5 para facilitar a conta.)
Passo 4
Agora, calculamos
:
Então, substituindo tudo na equação de
:
Passo 5
Com o
encontrado, vamos calcular a perda de carga
usando a primeira equação:
Precisamos encontrar a velocidade
da água. Sabemos que a taxa de escoamento
e a largura do poço de sucção é
. A área
pela qual a água passa é:
Passo 6
A velocidade
da água é dada por:
Passo 7
Agora, substituímos
e
na equação da perda de carga:
Convertendo para milímetros:
Resposta
O coeficiente
é aproximadamente 0,0785 e a perda de carga
devido ao uso da grade é cerca de 0,0178 mm.