Água escoa em regime permanente em uma tubulação de aço galvanizado,
, com diâmetro de 100 mm , de modo que o número de Reynolds é
. Determine a força de atrito na parede da tubulação, por unidade de comprimento.
Passo 1
O enunciado trata de um escoamento turbulento permanente de água em tubo de diâmetro
e rugosidade absoluta
, com número de Reynolds
. Queremos a força de atrito na parede por unidade de comprimento, para isso usaremos a fórmula de Darcy–Weisbach associada à equação de Colebrook (ou sua forma explícita de Haaland) para obter o fator de atrito
, depois calcularemos a tensão de cisalhamento na parede
e, finalmente, a força
por metro de tubo.
Passo 2
Primeiro obtemos a velocidade média
a partir de
Assumindo água a
com
e
, tem-se
Passo 3
Calculamos o fator de atrito
usando a forma de Haaland:
Temos
logo
Passo 4
A tensão de cisalhamento na parede vale
com
e
,
Passo 5
A força de atrito por unidade de comprimento
vem de
Resposta
A força de atrito na parede por unidade de comprimento é aproximadamente