Uma fundição de cobre está localizada numa pequena ciciade onde a pressāo da água é insuficiente para atender à demanda da oficina. Decide-se, então, construir uma caixa de água elevada para fornecer a água necessária. As especificações são as seguintes: água a
sob a pressão de saída de 40 psia, na vazão de
. A linha do tanque até o ponto de utilização é em tubo de aço normal de 2 in . Além da parte
vertical, a lịnha tem uma seção de 10 ft horizontais e dois joelhos de
além de uma válvula de gaveta. A caixa de água é fechada, mas comunicase com a atmosfera. A que altura acima do ponto de utilização deve estar o fundo da caixa de água?
vertical, a lịnha tem uma seção de 10 ft horizontais e dois joelhos de
Passo 1
O enunciado pede a altura
(diferença de cota) entre o fundo da caixa de água elevada (onde se liga a tubulação) e o ponto de utilização, de modo que à vazão de 100 gal/min se obtenha
psia na saída.
Conteúdo aplicado: conversão de pressão para coluna de água, equação de Bernoulli simplificada (energia estática vs. perdas por atrito) e cálculo de perda de carga (majoritária e minoritária).
Conteúdo aplicado: conversão de pressão para coluna de água, equação de Bernoulli simplificada (energia estática vs. perdas por atrito) e cálculo de perda de carga (majoritária e minoritária).
Passo 2
Determinar a carga estática necessária devido à diferença de pressão entre a saída e a superfície livre da caixa (aberta à atmosfera):
Como
, a carga estática é
Passo 3
Calcular a velocidade no tubo e o fator de atrito de Darcy–Weisbach:
Diâmetro interno
, área
Para água a
F,
, logo
Usando fórmula de Swamee–Jain,
Passo 4
Perda de carga majoritária na tubulação horizontal de 10 ft:
Passo 5
Perdas secundárias (dois joelhos de
,
cada, e uma válvula de gaveta aberta,
):
Passo 6
Somando todas as contribuições de carga:
Resposta
A base (fundo) da caixa de água deve estar aproximadamente
acima do ponto de utilização.