Atividade Contextualizada mecânica dos flúidos

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UNINASSAU
Exercício: Avaliação On-Line 6 (AOL 6) - Atividade Contextualizada 
Aluno: Breno Augusto Rodrigues Soares
Matrícula: 01245256
Curso: Engenharia Elétrica
Tutor: Roberto Menezes
Disciplina: Mecânica dos fluidos
De acordo com que estudamos nesta disciplina responda os questionamentos a seguir:
1. O sistema apresentado na figura tem um tubo de diâmetro nominal de 1½” e uma vazão mássica de 1,97 kg/s. A densidade do fluido é constante (1,25 g/cm³) e a perda de carga através do filtro é 100kPa. Considere os valores da entrada, na válvula globo (aberta) e nos três joelhos (90 graus rosqueado). Calcule a perda de carga total da linha. Visite um site para encontrar os valores dos acessórios e não esqueça de mencionar na sua resolução.
Dados:
Tubulação em ferro fundido
Diâmetro Nominal DN=1½” ou 0,0381m logo o raio é 0,01905m
Vazão =1,97 kg/s ou 0,00197 m³/s 
Densidade do fluido = 1,25 g/cm³ ou 1.250 kg/m³
Perda de Carga através do filtro: hf (filtro)= 100kPa ou hf (filtro)= 10mca 
E como: Vazão = Àrea x Velocidade
Velocidade = Vazão/Área 
V= 
V=1,73 m/s
Perda de Carga total Hft=?
Para o cálculo da Perda de Carga total Hft, temos que:
Hft = hf(localizadas) + hf(filtro) + hf(extensão)
hf(localizadas)
	DESCRIÇÃO
	K
	NÚMERO
	CURVA 90
	1,3
	3
	VÁLVULA DE GAVETA GLOBO ABERTO
	13,4
	1
	SAÍDA DA CANALIZAÇÃO
	0,9
	1
	ENTRADA NORMAL
	0,5
	1
Valores K (Manual de Hidráulica – Azevedo Netto 8. Ed – pg.127)
hf(localizadas) = ∑k x = 3(1,3)+ 13,4+0,9+0,5 x
hf(localizadas) = 2,79 m.
hf(filtro)
hf (filtro)= 100kPa ou hf (filtro) = 10mca
hf(extensão)
1) Pela Fórmula de Fórmula de Flamant, temos:
J= b1 x = 0,00092 x = 0,14m/m
extensão da tubulação L
L = 1+2+1+3+3+0,5 = 10,5m 
 hf(extensão) =0,14 x 10,5= 1,47m
assim:
Perda de Carga total Hft=2,79 + 10+ 1,47 = 14,26m
2. Além do diagrama de Moody, existem algumas “Equações empíricas” que podem ser aplicadas a diferentes situações, essas equações são úteis porque calculam a perda de carga em uma tubulação sem precisar recorrer ao diagrama. Realize uma pequena pesquisa sobre essas Equações Empíricas para se determinar a perda de carga enumerando pelo menos três equações e suas aplicações.Você deverá elaborar sua pesquisa utilizando o limite máximo de 30 linhas. Ao final da atividade, aguarde a correção que será efetuada pelo seu tutor. 
Fórmulas práticas ou empíricas
2) Fórmula de Hazen-Williams
➢Escoamento com água à temperatura ambiente
➢Tubulações com diâmetro maior ou igual a 50 mm
➢Escoamento turbulento
➢C = coeficiente que depende da natureza (material e estado de conservação) das paredes do tubo.
Ela possui várias apresentações: 
V = 0,355 C D0,63 J0,54 
Q = 0,2785 C D2,63 J0,54
J = 10,646 Q1,852 / C1,852 D4,87
Onde:
V - velocidade, m/s; 
D - diâmetro da canalização, m; 
Q - vazão, m3/s; 
hf – perda contínua de carga, m; 
J - perda unitária de carga, m/m e 
C - coeficiente que depende da natureza das paredes e estado de conservação de suas paredes internas.
3) Fórmula de Flamant
Atualmente a fórmula de Flamant é utilizada quase que exclusivamente para o cálculo dos tubos de pequenos diâmetros (D<0,10 m), usados nas instalações domiciliares de distribuição de água.
 
Valores de b1 e k
 para fofo ou aço galvanizado, em serviço:
b1 = 0,00092 e k = 0,0014
 para tubo de PVC rígido:
b1 = 0,00054
 para condutos novos de fofo e aço galvanizado:
b1 = 0,00074 e k = 0,00113
 para cimento amianto:
b1 = 0,00062 e k = 0,00095
4) Fórmula de Darcy
É uma das fórmulas mais usadas para os cálculos das tubulações de fofo. Foi Darcy que primeiro reconheceu a importância do envelhecimento dos tubos. A medida que passa o tempo, tornam-se mais rugosos.
A fórmula é :
Para tubos novos: =0,0002535 =0,00000647
Para tubos em uso: =0,000507 =0,00001294 ( 20 a 30 anos de serviço )
Ferro Fundido ( fofo ) 0,05 a 0,50 m
 
Tabelados dos valores dos coeficientes da fórmula de Darcy para tubos em serviço. 
	D
	b
	f
	 = 64 b / 2 D5
	0,10
	0,000636
	0,0499
	412,42
	0,20
	0,000571
	0,0488
	11,571
3. Dois reservatórios com 30,15 m de diferença de níveis são interligados por um conduto medindo 3218 m de comprimento e diâmetro igual a 300mm. Os tubos são de ferro fundido com 30 anos de uso (C = 80). Qual a vazão disponível? Utilizar a equação de Hazen-Willians.
Dados
Dif. Níveis (hf)= 30,15m ; Comprimento conduto(L) = 3218m; Diâmetro= 0,3m e C=80
Vazão (Q) = ?
Substituindo na formula temos:
Q = 0,2785 C D2,63 J0,54
Q = 0,2785 C D2,63 (hf/L)0,54
Q = 0,2785 x 80 x (0,3)2,63 x (30,15/3218)0,54
Q = 0,075 m3 /s ≈ Q = 75 l/s
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFIAS
1) Apostila Hidráulica Unimar – Universidade de Marília – Prof. Márcio Lunardelli;
2) Manual de Hidráulica – Azevedo Netto.
1,25
1,75
(D)
(V)
1,25
1,75
(0,0381)
(1,73)
b
b
D
V
D
V
b
J
D
D
Q
k
D
V
b
J
´
=
´
=
´
´
=
´
=
4
4
1
25
,
1
75
.
1
4
7
75
,
4
75
,
1
25
,
1
75
,
1
1
J = 
4 x b V²
D
b = 
a + b
D
V = 
Q
A
J = 4 x b x
Q
p
x D²
4
D
 64 x b x Q²
J =
p
² x D
5
 
 
 
®
J = 
k x Q²
D
5
p
²
k = 
64 x b
J = x Q²
d
D
5
d
 = 
k
d
 = espessura da camada laminar
(0,01905)²
 x 
3,14
 
m³/s
 
0,00197
2g
(Vmáx)
2
20
(1,73)
2