Questão 3 - Um laboratório de engenharia elétrica utiliza um sistema de resfriamento hidráulico com água para dissipação de calor em servidores de alta performance. A bomba precisa transportar água (
) de um reservatório inferior até um trocador de calor a 8 metros de altura, com um comprimento total de 25 metros de tubulação.
A tubulação tem diâmetro de 2 ", é de PVC, e contém:
- 2 válvulas globo
- 4 cotovelos
A velocidade média na tubulação é
.
Calcule:
a) A perda de carga total do sistema;
b) A potência mínima da bomba (em hp), considerando rendimento de
.
Calcule:
a) A perda de carga total do sistema;
b) A potência mínima da bomba (em hp), considerando rendimento de
Passo 1
O enunciado pede a perda de carga total (elevação estática + perdas em tubulação) ao bombear água de densidade
a
de altura, por
de tubo de diâmetro
com velocidade
, contendo 2 válvulas globo e 4 cotovelos de
. Depois, com rendimento
, calcular a potência mínima da bomba em hp. Usaremos:
- Número de Reynolds e fator de atrito
(Swamee–Jain). - Equação de Darcy–Weisbach para perda de carga majoritária
- soma de perdas localizadas
- potência hidráulica e potência de eixo
, convertendo para hp.
Passo 2
Calcular o número de Reynolds e o fator de atrito.
A viscosidade cinemática da água é , logo
A viscosidade cinemática da água é
Para PVC usa-se rugosidade
, ou
. Pelo Swamee–Jain:
Passo 3
Perda de carga majoritária pelo Darcy–Weisbach:
Substituindo
,
,
,
,
:
Passo 4
Perdas localizadas: K-valores típicos são
cada e
cada.
Total de :
Total de
Logo
Passo 5
Cabeça total elevatória e de perda de carga:
Passo 6
Vazão e potência da bomba.
Área da seção: .
Área da seção:
Potência hidráulica:
Com
, potência de eixo
Convertendo para hp
:
Resposta
a)
b)
b)