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Manual de Hidráulica
Exercício A-4-g Neste exercício informam-se as perdas de carga (arbitradas) porque a forma de encontrá-las é descrita em capítulo posterior. A perda de carga nesse problema seria função do diâmetro (conhecido), do comprimento (não informado) e da rugosidade interna do tubo (não informado).
Tome-se o sifão da Figura A-4-g. Retirado o ar da tubulação por algum meio mecânico ou estando a tubulação cheia, abrindo-se (C) pode-se estabelecer condições de escoamento, de (A) para (C), por força da pressão atmosférica. Supondo a tubulação com diâmetro de 150 mm, calcular a vazão e a pressão no ponto (B), admitindo que a perda de carga no trecho AB é 0,75 m e no trecho BC é 1,25 m. v 2A v2 p p + A + Z A = C + C + ZC + hf AC , 2× g γ 2× g γ 0 + 0 + 4,5 =
v C2 + 0 + 0 + (0,75 + 1,25), 19,6
v C2 = 2,5 × 2 × 9,8 = 49, v C = 7 m/s
v 2A v2 p p + A + Z A = B + B + h fA B 2× g γ 2× g γ 0+0+0 =
7,0 2 pB + + 1,8 + 0,75 19,6 γ
pB = −5,05 m.c.a. Observe-se que o limite de pressão negativa possível é o de rompimento da coluna líquida, ou seja, o da formação de vapor ou tensão de vapor, que nas CNTP é de 1 atm (–10,33 m.c.a.). Nas condições reais não é bom aproximar-se desse valor, que só se atinge teoricamente, pois vibrações ou temperaturas acima das normais podem impedir o funcionamento de um sifão assim calculado. Se, por acaso, verifica-se que um sifão calculado com pressão relativa negativa em seu ponto mais alto (pressão absoluta abaixo de 10,33 m.c.a., nas CNTP) funciona assim mesmo, deve-se observar que a saída do sifão (extremidade de jusante) não trabalha à seção plena, portanto, a perda de carga não é a de cálculo nessa velocidade e, logo, nem a vazão. Nesse caso, o sifão funciona por acaso. A condição de funcionar com pressão negativa absoluta abaixo de –10,33 m.c.a. é impossível de ser atendida.
A velocidade terá o mesmo valor em qualquer ponto do trecho (A) – (C), já que o diâmetro é constante.
π × (0,15)2 Q = A ×v = × 7 = 0,123 m 3 /s 4 Para determinar a pressão em (B), pode-se aplicar Bernoulli entre os pontos (A) e (B).
B NA
1,8 m A 4,5 m C Figura A-4-g
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