Àgua escoa a uma taxa de
(gpm) através de uma torneira (válvula gaveta) flangeada. O diâmetro interno do tubo é 0,78 in e a pressão medida na entrada da flange é 13 psig. O peso total do conjunto torneita mais água é
. Calcule a força total na flange.
Passo 1
O problema dá água escoando a
gpm por um tubo de diâmetro interno
in que alimenta uma válvula flangeada. A pressão gauge na entrada da flange é
psig e o peso total da válvula mais a água é
lbf. Queremos a força axial resultante que atua na flange. Para isso usamos:
- o empuxo hidráulico devido à pressão interna, dado por
, onde é a pressão gauge (diferença em relação à atmosfera) e é a área da seção do tubo; - somamos a esse empuxo o peso
lbf, pois a válvula está orientada verticalmente e seu peso contribui para a força na flange; - desconsideramos forças de inércia (momento linear), pois a área de seção não muda e o escoamento é estacionário.
Passo 2
Calcular a área da seção transversal do tubo:
Substituindo
in:
Passo 3
Calcular o empuxo hidráulico na flange:
Usando
psi e
in
:
Passo 4
Somar o peso da válvula (mais água) ao empuxo hidráulico:
Resposta
A força total na flange vale aproximadamente
lbf.