Utilizando o comprimento equivalente das singularidades e a Fórmula de Hazen-Williams, calcular a perda de carga total (principal mais localizada) em um encanamento com tubos flangeados, de fó com 15 anos de uso, diâmetro 50 mm , comprimento 300 m e vazão
. Na canalização estão instalados: - 2 curvas de
raio médio; - 1 válvula de retenção leve; - 2 curvas de
; - 1 registro de gaveta.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício pede para calcular a perda de carga total em um encanamento usando o comprimento equivalente das singularidades e a Fórmula de Hazen-Williams. Isso envolve entender como a água perde pressão ao passar por tubos e acessórios como curvas e válvulas. Para resolver, vamos precisar saber o diâmetro do tubo, o comprimento total, a vazão, e as características dos acessórios instalados.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar os acessórios presentes na canalização:
- 2 curvas de
com raio médio - 1 válvula de retenção leve
- 2 curvas de
- 1 registro de gaveta
Cada um desses acessórios contribui para a perda de carga localizada, que podemos converter em comprimento equivalente para facilitar os cálculos com a Fórmula de Hazen-Williams.
Passo 3
Agora, vamos atribuir um comprimento equivalente para cada tipo de acessório. Esses valores podem variar, mas vamos utilizar valores padrão comuns:
- Curva de
(raio médio): $ \Delta L = 30 , m $ por curva - Curva de
: $ \Delta L = 10 , m $ por curva - Válvula de retenção leve: $ \Delta L = 15 , m $
- Registro de gaveta: $ \Delta L = 10 , m $
Passo 4
Vamos somar todos os comprimentos equivalentes:
Agora, o comprimento total equivalente da canalização é o comprimento real mais os equivalentes das perdas localizadas:
Passo 5
Vamos aplicar a Fórmula de Hazen-Williams para calcular a perda de carga principal. A fórmula é:
Onde:
- $ h_f $ = perda de carga (m)
- $ L $ = comprimento equivalente (m) = 405 m
- $ Q $ = vazão (m³/s) = $ 3 , L/s = 0.003 , m³/s $
- $ C $ = coeficiente de Hazen-Williams (para POF com 15 anos, assumimos $ C = 130 $)
- $ D $ = diâmetro interno do tubo (m) = 0.05 m
Calculando:
Primeiro, calculamos o denominador:
Então:
Agora, elevamos ao poder de 1.85:
Finalmente:
Resposta
A perda de carga total na canalização é aproximadamente 0,3 metros.