EXERCÍCIO 3.16: Calcular a perda de carga numa linha de ar comprimido de
" de diâmetro e 100 m totais (comprimento real + equivalente), conduzindo
de ar livre padrão, quando comprimido à pressão de
, sendo a temperatura de
.
Dados:
Passo 1
Resumo do enunciado: temos uma tubulação de ar comprimido com diâmetro nominal
(convertido em
) e comprimento total
. O fluxo de ar livre padrão é
, comprimido a
de pressão gauge (temperatura
). Queremos a perda de carga (em metros de coluna d’água ou em pressão) usando a fórmula de Darcy– Weisbach. Para isso precisaremos de: densidade do ar na pressão de serviço, velocidade do escoamento, número de Reynolds, fator de atrito e então o cálculo de
e
.
Passo 2
Converter o fluxo volumétrico em caudal padrão para massa e depois para caudal no estado comprimido.
O caudal volumétrico padrão é
O caudal volumétrico padrão é
A densidade do ar a
,atm e
é
, logo a vazão mássica é
Passo 3
Determinar a densidade do ar no estado comprimido. A pressão absoluta (considerando
) é
logo a densidade aumenta na mesma proporção:
O caudal real no tubo é
Passo 4
Calcular a velocidade média
. A área da seção é
então
O número de Reynolds vale
indicando escoamento turbulento.
Passo 5
Determinar o fator de atrito
pela equação de Colebrook (para aço com rugosidade típica
). A resolução iterativa dá
Passo 6
Calcular a perda de carga por Darcy–Weisbach:
Substituindo
obtemos
Passo 7
Converter para perda de pressão
:
Resposta
A perda de carga na tubulação é aproximadamente