Questão 4.
Uma tubulação de aço soldado moderadamente oxidado,
, com seção reta quadrada de
lado, transporta certa vazão de água como conduto forçado. Sendo a perda de carga unitária
, determine o número de Reynolds de rugosidade, a tensão média de cisalhamento e classifique o escoamento.
Passo 1
O enunciado dá uma tubulação de secção quadrada de lado
, com rugosidade média
, escoamento forçado de água e perda de carga unitária
. Pede-se o número de Reynolds de rugosidade
, a tensão média de cisalhamento na parede
e a classificação do escoamento em função de
. Para resolver, vamos:
- Calcular o diâmetro hidráulico
e o raio hidráulico . - Usar a relação
para obter . - Definir a velocidade de atrito
e então . - Classificar o regime de rugosidade segundo
.
Passo 2
A secção é quadrada de lado
. Logo
e o diâmetro hidráulico é
O raio hidráulico vale
Passo 3
A tensão de cisalhamento média na parede obedece
onde
é o peso específico da água. Tomando
e
, temos
. Logo
Passo 4
A velocidade de atrito é
Convertendo a rugosidade para metros,
, e usando a viscosidade cinemática da água
, o número de Reynolds de rugosidade fica
Passo 5
A classificação em função de
é:
-
: regime hidraulicamente suave, -
: regime de transição (rugosidade parcial), -
: regime totalmente rugoso.
Aqui
, logo o escoamento está na faixa de transição de rugosidade.
Resposta
Escoamento em regime transitório de rugosidade (nem suave completo, nem totalmente rugoso).