O escoamento de água como conduto forçado é feito através de uma tubulação de 200 mm de diâmetro, em ferro fundido oxidado, de uma seção A para uma seção B. Sendo o número de Reynolds da rugosidade do escoamento igual a 75, determine o fator de atrito, a vazão e a pressão na seção B. São dados: comprimento
, cota topográfica de A igual a
e de B igual a 830,04
, pressão na seção A igual a
. A viscosidade cinemática da água é
.
Passo 1
Vamos organizar os dados e o que precisamos fazer.
Temos água escoando forçadamente em tubo de ferro fundido oxidado de diâmetro
Temos água escoando forçadamente em tubo de ferro fundido oxidado de diâmetro
comprimento
cota na seção A
cota na seção B
pressão em A
viscosidade cinemática
e o “número de Reynolds da rugosidade” dado como 75, que interpretamos como
para estimar a rugosidade absoluta
.
O que queremos é
O que queremos é
- fator de atrito
, - vazão
, - pressão em B (assumimos descarga livre em B, isto é,
gauge ).
Conteúdo: escoamento interno turbulento em regime de parede totalmente rugosa, uso da fórmula de Colebrook simplificada (regime “fully rough”) e Bernoulli com perdas de carga.
Passo 2
Estimamos a rugosidade absoluta
a partir de
A rugosidade relativa é
Passo 3
Em regime totalmente rugoso (Reynolds muito alto, o que se confirma depois), o fator de atrito satisfaz
Logo
Passo 4
Calculamos a “carga total” na seção A (em metros de coluna de água), usando
:
Passo 5
Como em B descarrega livremente para a atmosfera (pression gauge zero),
A perda de carga por atrito entre A e B é
Passo 6
A perda de carga em tubo uniforme é
Isolando
:
A área da seção é
logo a vazão é
Passo 7
Em descarga livre,
gauge é zero:
Resposta
fator de atrito:
vazão:
pressão em B (gauge):
vazão:
pressão em B (gauge):