Água escoa da parte superior de um tanque para a base de outro tanque com vazão de 1,25 L/s. A tubulação que conecta os tanques é de ferro galvanizado e seção circular, contendo as singularidades apresentadas na Figura 1. Figura 1 – Esquema da conexão entre os tanques. Dado que a viscosidade cinemática da água nessa aplicação é de 1,308x10-6 m²/s e g = 9,8 m/s², determine a variação de altura entre os pontos z1 e z2, considerando as perdas de carga distribuída e singular.
Soluções para a tarefa
Resposta
Para calcular a perda de carga singular é interessante usar o método KS, representado pela seguinte fórmula:
hf = ks . v²/2g
Temos o valor de g (9,8m/s²) já informado na questão, agora vamos calcular o valor de v (velocidade). Para tanto usamos o dado de vazão (Q).
Q = 1,25 L/s -> Convertemos, antes, para m³ (é só usar a regra de 3) -> 0,00125 m³/s
Agora, usamos a fórmula Q = A. v
Q = π . r² . v
v = Q / π . r² (isolamos v)
v= 0,00125 / r. (0,015)²
v= 1,768m/s
Podemos, agora, fazer a determinação dos Ks de cada elemento:
Ks do estreitamento -> 0,5
Ks do cotovelo em 90º -> 0,9 (atenção que tem 2!)
Ks válvula de gaveta -> 0,2
Ks do alargamento -> 1
Agora é só usar a fórmula [hf = ks . v²/2g] para cada um dos elementos, no caso vamos fazer do somatório para facilitar:
hf = Σ Ksi . v² / 2g
hf = v² / 2g . (ks1 + ks2 + ks3 + ks4 + Ks5)
hf= 1,768² / 2,98 . (0,5 + 0,9 + 0,9 + 0,2 + 1)
hf= 0,15948 . 3,5
hf= 0,55818m
Espero que de algum modo possa te ajudar, bons estudos!