PROVA FINAL DISCURSIVA Fund de Hidráulica e Hidrologia

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PROVA FINAL DISCURSIVA 
FUNDAMENTOS DE HIDRÁULICA E HIDROLOGIA 
QUESTÃO 1
No escoamento de líquidos pode ocorrer a redução da pressão local na linha de sucção. Se a pressão na sucção reduzir a um valor abaixo da pressão de vapor (saturação) do líquido na dada temperatura, o líquido ferve e forma as bolhas de cavitação nestes locais. Estas bolhas sofrem colapso (implosão) quando atingem regiões de pressões maiores dentro da bomba, o que prejudica a operação do sistema e danifica a bomba. Com base no fenômeno de cavitação, defina e explique qual é o efeito da altura de sucção da bomba no cálculo do parâmetro NPSH disponível e o que pode ser executado para aumentar o valor do NPSH disponível com base na altura de sucção da bomba.
RESPOSTA ESPERADA:
A altura de sucção da bomba se refere à distância da superfície livre do líquido que está sendo captado até a entrada na flange da bomba. Esta altura pode ser positiva, nos casos em que o reservatório se encontra acima do nível da bomba; ou negativa, nos casos em que o reservatório se encontra abaixo do nível da bomba. Com o objetivo de aumentar o valor do NPSH disponível do sistema e evitar a ocorrência de cavitação na bomba, podem ser adotadas algumas aç ões: - Aumentar a pressão da coluna de líquido elevando a altura do reserv atório de sucção acima do nível da bomba. - Baixar o nível da bomba, aproximando-a do reservatório de suc ção (quando altura de sucção é negativa). - Aumentar o nível de líquido dentro do reservatório de sucção. Cada uma destas alternati vas deve ser analisada em termos econômicos e sua possibil idade de execução de acordo com o layout da instal ação do sistema de escoamento.
RESPOSTA FINAL:
A distância da superfície livre do líquido que está sendo captado até a entrada na flange da bomba refere-se a altura de sucção. Essa altura pode ser positiva ou negativa. Será positiva nos casos onde o reservatório estiver acima do nível da bomba e negativa quando estiver abaixo do nível da bomba. Segue algumas ações que podem ser admitidas tendo como finalidade evitar o acontecimento de cavitação da bomba e aumentar o valor de NPSH disponível do sistema:
Elevar a altura do reservatório de sucção acima do nível da bomba para aumentar a pressão da coluna de líquido;
Baixar o nível da bomba, aproximando da altura de sucção negativa;
Aumentar o nível do líquido dentro dos reservatórios de sucção;
Além de uma análise econômica, essas alternativas devem ser avaliadas de acordo com o layout da instalação do sistema de escoamento.
QUESTÃO 2
O fator de atrito nos escoamentos laminares e turbulentos completamente desenvolvidos em um tubo podem depender do número de Reynolds e da rugosidade relativa, que é a razão entre a altura média da rugosidade do tubo e o diâmetro do tubo. De acordo com os experimentos feitos por Nikuradse, em 1933, são definidas cinco regiões que se relacionam o fator de atrito com o número de Reynolds e com o grau de rugosidade da superfície da tubulação. De acordo com a indicação da Região I no diagrama de Moody em anexo, defina as características principais desta região em relação ao número de Reynolds (Re), cálculo do fator de atrito e perfil de velocidade do escoamento.
RESPOSTA FINAL:
A Região I é definida como a região do escoamento laminar. Seu fator de atrito não depende da rugosidade e é dado por f = 64/Re.
A Região IV é definida como a região do escoamento tu rbulento hidraulicamente misto ou de transição. O fator de atrito torna-se dependente tant o do número de Reynolds quanto da rugosidade relativa. Fator de atrito = f (Re, E/D).