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A perda de carga em sistemas de tubulações é um fenômeno que ocorre devido ao atrito entre o fluido em movimento e as paredes internas da tubulação. Essa perda de carga representa a energia dissipada ao longo do sistema, resultando em uma diminuição da pressão do fluido ao longo do escoamento. A magnitude da perda de carga depende de vários fatores, como o diâmetro da tubulação, a rugosidade interna, a viscosidade do fluido, a velocidade de escoamento e o comprimento total do sistema. O conhecimento e a correta análise da perda de carga são essenciais para o dimensionamento adequado das tubulações, garantindo um funcionamento eficiente e econômico dos sistemas hidráulicos. Imagine que um sistema que transporta água para um reservatório á 6,3 km foi construído a cerca de 20 anos. Inicialmente o sistema possuía uma perda de carga de 52,3 m, contudo hoje observa-se que a perda de carga é estimada em média de 62 m. Sabe-se que a vazão transportada pela tubulação de 750 mm é de 6,5 m³/s. Com base na situação exposta, utilizando a equação de Darcy-Weisbach determine qual o fator de atrito é exercido no escoamento atualmente. Assinale a alternativa que corresponde ao fator de atrito atual. ________________________________________ Alternativas: • a) f = 0,00024. • b) f = 0,00067. • c) f = 6,74. • d) f = 0,0652. • e) f = 0,67.
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Lea Silva

mês passado

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mês passado

Para determinar o fator de atrito (f) utilizando a equação de Darcy-Weisbach, precisamos da seguinte fórmula: \[ h_f = f \cdot \frac{L}{D} \cdot \frac{v^2}{2g} \] Onde: - \(h_f\) é a perda de carga (em metros), - \(f\) é o fator de atrito, - \(L\) é o comprimento da tubulação (em metros), - \(D\) é o diâmetro da tubulação (em metros), - \(v\) é a velocidade do fluido (em m/s), - \(g\) é a aceleração da gravidade (aproximadamente 9,81 m/s²). Dado: - Perda de carga atual (\(h_f\)) = 62 m, - Comprimento (\(L\)) = 6,3 km = 6300 m, - Diâmetro (\(D\)) = 750 mm = 0,75 m, - Vazão (\(Q\)) = 6,5 m³/s. Primeiro, precisamos calcular a velocidade do fluido (\(v\)): \[ v = \frac{Q}{A} \] Onde \(A\) é a área da seção transversal da tubulação: \[ A = \frac{\pi D^2}{4} = \frac{\pi (0,75)^2}{4} \approx 0,4418 \, m² \] Agora, calculando a velocidade: \[ v = \frac{6,5}{0,4418} \approx 14,71 \, m/s \] Agora, substituímos os valores na equação de Darcy-Weisbach para encontrar \(f\): \[ 62 = f \cdot \frac{6300}{0,75} \cdot \frac{(14,71)^2}{2 \cdot 9,81} \] Calculando a parte da equação: \[ \frac{6300}{0,75} \approx 8400 \] \[ \frac{(14,71)^2}{2 \cdot 9,81} \approx \frac{216.84}{19.62} \approx 11.05 \] Agora, substituindo: \[ 62 = f \cdot 8400 \cdot 11.05 \] \[ 62 = f \cdot 92820 \] \[ f = \frac{62}{92820} \approx 0,000667 \] Portanto, o fator de atrito atual é aproximadamente \(f \approx 0,00067\). A alternativa correta é: b) f = 0,00067.

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