Uma caixa de água elevada serve para suprir a água de uma câmara de pulverização, a
. Para se conseguir a operação apropriada é preciso manter uma pressão de pelo menos 40 psig na entrada do bico de pulverizaçāo, de modo a se ter uma vazāo de
. A linha da caixa de água é em tubo de aço 40, de 2 in . Além de uma seçāo vertical, a linha tem uma seção horizontal de 10 ft , quatro joelhos de
e uma válvula de gaveta. Qual é a altura mínima acima dos bicos de pulverização que deve ter o nível da água na caixa?
Passo 1
Resumo do enunciado e conteúdo a usar
Temos um tanque elevado que alimenta por gravidade um bico de pulverização, cuja entrada deve ter pelo menos psig para que a vazão seja
gal/min. A tubulação é de aço Schedule
com diâmetro interno
in
ft, contém uma parte vertical (que corresponde à diferença de cota que queremos calcular), depois
ft de trecho horizontal, quatro cotovelos de
e uma válvula gaveta. Vamos aplicar a equação de Bernoulli entre a superfície livre do tanque e a entrada do bico, incluindo as perdas por atrito e as perdas locais.
Temos um tanque elevado que alimenta por gravidade um bico de pulverização, cuja entrada deve ter pelo menos
Passo 2
Cálculo da velocidade no tubo
A vazão volumétrica é
A vazão volumétrica é
Em segundos:
A área da seção é
Logo a velocidade média é
Passo 3
Cálculo da perda de carga por atrito no trecho de
ft
. Determinar o número de Reynolds:
Passo 4
Cálculo das perdas locais
Usando coeficientes típicos para água em tubulação normal:
– Cada cotovelo de :
.
– Válvula gaveta (totalmente aberta): .
Total de :
Usando coeficientes típicos para água em tubulação normal:
– Cada cotovelo de
– Válvula gaveta (totalmente aberta):
Total de
Perda local:
Passo 5
Conversão da pressão exigida em cabeça de água
A entrada do bico deve ter pelo menos psig. Como
psi equivale a
ft de coluna de água,
A entrada do bico deve ter pelo menos
Passo 6
Balanço de energia e altura mínima
Pela equação de Bernoulli simplificada (superfície do tanque boca do bico), desprezando velocidade na superfície e convertendo tudo em cabeça de água, a diferença de cota
deve suprir
Pela equação de Bernoulli simplificada (superfície do tanque
Resposta
A altura mínima do nível de água no tanque acima dos bicos deve ser aproximadamente
ft.