Apresente a equação de Darcy-Weisbach e explique como cada parâmetro (fator de atrito, comprimento do tubo, diâmetro do tubo e velocidade do fluido) influencia diretamente na perda de carga.
Passo 1
O enunciado pede a equação de Darcy-Weisbach para perda de carga por atrito em escoamento interno e quer entender como cada parâmetro afeta diretamente essa perda. O conteúdo aqui é Mecânica dos Fluidos, mais especificamente o cálculo de perda de carga em tubos usando a fórmula de Darcy-Weisbach.
Passo 2
A equação de Darcy-Weisbach relaciona a perda de carga
com os parâmetros do escoamento e do tubo:
Passo 3
O fator de atrito
concentra os efeitos da rugosidade relativa do tubo e do número de Reynolds do escoamento. Em geral:
- Se a rugosidade do tubo aumenta ou se o escoamento é mais turbulento (Reynolds alto),
cresce. - Como
, maior gera maior perda de carga.
Passo 4
O comprimento do tubo
aparece em proporção direta:
- Tubos mais longos significam mais área de contato fluido-parede.
- Logo,
: duplicar o comprimento dobra a perda de carga.
Passo 5
O diâmetro interno do tubo
aparece no denominador:
- Se
aumenta, a razão diminui e a perda de carga cai. - Portanto, tubos de maior diâmetro têm menos perda de carga para o mesmo comprimento e velocidade.
Passo 6
A velocidade média do fluido
entra ao quadrado:
-
significa que, ao dobrar a velocidade, a perda de carga quadruplica. - Esse é o efeito mais sensível: pequenas variações em
provocam grandes mudanças em .
Resposta
-
: fator de atrito (aumenta com rugosidade e turbulência) ⇒ . -
: comprimento do tubo (mais comprimento, mais perda) ⇒ . -
: diâmetro do tubo (maior diâmetro, menor perda) ⇒ . -
: velocidade do fluido (efeito quadrático) ⇒ .