MAPA – HIDRÁULICA – 52_2024

MAPA HIDRÁULICA

DETERMINAÇÃO DA PERDA DE CARGA DISTRIBUÍDA EXPERIMENTAL

Olá, estudante! Tudo bem? Seja bem-vindo à nossa atividade MAPA da disciplina Hidráulica. A atividade tem como tema a determinação da perda de carga distribuída experimental e está dividida em cinco etapas, abordando os conteúdos que serão estudados ao longo de toda a disciplina Hidráulica.

As suas tarefas neste MAPA serão:
Determinar a viscosidade cinemática da água pelo laboratório virtual: DETERMINAÇÃO DA VISCOSIDADE DE FLUIDOS.
Determinar a viscosidade cinemática da água a partir de um viscosímetro.
Determinar o número de Reynolds. Utilize o laboratório virtual: PERDA DE CARGA DISTRIBUÍDA.
Determinar o fator de atrito pelo diagrama de Moody.
Determinar a perda de carga da tubulação.

Bom trabalho!
Prof. André Simões.

INSTRUÇÕES DE ENTREGA
Este é um trabalho INDIVIDUAL.
As respostas devem ser entregues utilizando o Modelo de Resposta MAPA
Hidráulica disponibilizado. Sobre o seu preenchimento, é necessário o cumprimento das seguintes diretrizes:
Não serão aceitas respostas em que constam apenas o resultado, sem que seja demonstrado o raciocínio que o levou a encontrar aquela resposta.
Toda e qualquer fonte e referência que você utilizar para responder os questionários deve ser citada ao final da questão.
Após inteiramente respondido, o Modelo de Resposta MAPA deve ser enviado para correção pelo seu Studeo em formato de arquivo DOC / DOCX ou PDF, e apenas esses formatos serão aceitos.
O Modelo de Resposta MAPA Hidráulica pode ter quantas páginas você precisar para respondê-lo, desde que siga a sua estrutura.
O Modelo de Resposta MAPA Hidráulica deve ser enviado única e exclusivamente pelo seu Studeo, no campo “MAPA” desta disciplina. Toda e qualquer outra forma de entrega desse Modelo de Resposta MAPA não é considerada.
A qualidade do trabalho será considerada na hora da avaliação, então preencha tudo com cuidado, explique o que está fazendo, responda às perguntas e mostre sempre o passo a passo das resoluções e deduções. Quanto mais completo seu trabalho, melhor!
Problemas frequentes a evitar:
Coloque um nome simples no seu arquivo para não se confundir no momento de envio.
Se você usa OPEN OFFICE ou MAC, transforme o arquivo em PDF para evitar incompatibilidades.
Verifique se você está enviando o arquivo correto! É o MAPA da disciplina certa? Ele está preenchido adequadamente?
Como enviar o arquivo:
Acesse, no Studeo, o ambiente da disciplina e clique no botão MAPA. No final da página, há uma caixa tracejada para envio de arquivo. Basta clicar nela e, então, selecionar o arquivo de resposta da sua atividade.
Antes de clicar em FINALIZAR, certifique-se de que está tudo certo, pois, uma vez finalizado, você não poderá mais modificar o arquivo. Sugerimos que você clique no link gerado da sua atividade e faça o download para conferir se está de acordo com o arquivo entregue.
Sobre plágio e outras regras:
Trabalhos copiados da internet ou de outros alunos serão zerados.
Trabalhos copiados dos anos anteriores também serão zerados, mesmo que você tenha sido o autor.
A equipe de mediação está à sua disposição para o atendimento das dúvidas por meio do “Fale com o Mediador” em seu Studeo. Aproveite essa ferramenta!

VOCÊ ESTÁ PREPARADO?

A seguir, você será DESAFIADO! Como futuro engenheiro, queremos que você desenvolva habilidades essenciais para a sua jornada, como analisar, sistematizar, refletir e tomar decisão. Uma aprendizagem ativa relevante é relacionada à nossa vida, aos nossos projetos e expectativas. E, nisso, a Hidráulica é excelente! Analisar os desafios da vida real para a tomada de decisão, transformando-os em um objeto de estudo que permita a aplicação de conceitos de Engenharia na vivência prática de concepção de projetos.

O objetivo desse desafio é provocar o seu senso crítico, buscando, na leitura, os fundamentos necessários à explicação e compreensão das questões propostas, conectando o conteúdo da Hidráulica à realidade. Além disso, esse desafio proporciona autonomia para que você seja capaz de organizar suas atividades mentais, de modo a desenvolver não somente o que compete às suas atribuições como estudante, mas também como futuro profissional.

Nossa atividade está dividida em cinco etapas, que deverão ser feitas individualmente. Você será desafiado a realizar os experimentos necessários para chegar ao cálculo de perda de carga distribuída em uma tubulação comercial. Assim, seus conhecimentos serão colocados à prova! Você está preparado? Vamos lá!

CONTEXTUALIZAÇÃO

Ao estudar a disciplina Hidráulica, observamos que se encontra no ramo da Engenharia Civil, e sua principal atribuição é o planejamento e a execução de obras ligadas aos diversos usos dos recursos hídricos, atendendo às necessidades básicas da população e possibilitando melhorias na saúde pública e, também, nas atividades econômicas.

Nesta atividade, você é o Engenheiro que deverá estimar a perda de carga em uma tubulação comercial a partir de experimentos para coleta de dados.

ETAPA 1

Você necessita coletar os valores das viscosidades cinemática da água a partir de experimentos laboratoriais. Para isso, você utilizará o laboratório virtual da Algetec®. Para realização dessas medições, você utilizará o experimento laboratorial do viscosímetro de Stokes. A partir do viscosímetro, você encontrará a velocidade terminal das esferas caindo nos tubos e, a partir disso, calculará a viscosidade dinâmica e, consequentemente, viscosidade cinemática. Para esse experimento, utilize a esfera de 8 mm e encontre a velocidade terminal para a água fazendo a média de quatro velocidades para esse fluido.

Utilize os seguintes valores:
ρ_esfera = 7850 kg/m³
ρ_água = 1000 kg/m³

Compare os valores com os valores tabelados:
υ = Viscosidade cinemática da água 9,86 ∙ 10⁻⁷ (m²/s).

Considere aceleração da gravidade como 9,81 m²/s.

Obs.: tire um print de seu experimento e coloque como anexo junto ao seu MAPA.
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ETAPA 2

Para cálculo da viscosidade dinâmica do fluido, você foi a um laboratório de materiais para determinar seu valor a partir de um viscosímetro. O experimento foi realizado com os seguintes passos: a viscosidade da água foi medida por um viscosímetro construído com dois cilindros concêntricos de 80 cm de comprimento. O diâmetro externo do cilindro interior é de 24 cm, e a folga entre os dois cilindros é de 0,005 cm. O cilindro interno é girado a 600 rpm, e o torque medido foi de 2,8 N ∙ m.

Obs.: utilize a massa específica da água como 1000 kg/m³.

Para o cálculo da viscosidade dinâmica, utilizar-se da fórmula:

Em que:
μ = viscosidade dinâmica (Pa.s).
T = torque (N.m).
l = folga entre os cilindros (m).
R = raio do cilindro (m).
n ̇= giro do cilindro (rps).
L = comprimento (m).

ETAPA 3

Cálculo do Número de Reynolds.
Para o cálculo do Número de Reynolds (Re), utilizar o valor da viscosidade cinemática mais próximo do valor de referência padronizado.
Para isso, você deverá escolher, entre os dois experimentos realizados, o valor que mais se aproxima do valor de referência (escolha um valor da etapa 1 ou da etapa 2).

υ = viscosidade cinemática da água 9,86 ∙ 10⁻⁷ (m²/s).

Para determinar a velocidade de escoamento, você deverá realizar o experimento virtual: PERDA DE CARGA DISTRIBUÍDA da Algetec®. O experimento virtual deverá ser realizado para a tubulação de PVC soldável de diâmetro comercial de 32 mm.

Para descobrir a vazão experimental, você deverá encontrar a perda de carga distribuída relacionada ao escoamento, conforme a imagem a seguir:

Figura 1 – Perda de carga distribuída experimental
​Fonte: o autor.

Obs.: a vazão experimental encontrada estará em Litros/hora.

Determine o Número de Reynolds para uma tubulação de PVC soldável de diâmetro externo de 32 mm.

Responda: qual é o tipo de regime de acordo com o valor obtido pelo Re?

Obs.: tire um print de seu experimento e coloque como anexo junto ao seu MAPA.
​
ETAPA 4

Determine o fator de atrito a partir do diagrama de Moody (ANEXO II).

Para a determinação do fator de atrito, utilize o material da tubulação de PVC soldável com rugosidade de 0,0015 mm e diâmetro externo de 32 mm.

Obs.: para o cálculo da rugosidade relativa, utilize o diâmetro interno da tubulação.

Obs. 2: tire uma foto ou um print de seu diagrama de Moody preenchido.

ETAPA 5

Determine a perda de carga distribuída da tubulação entre o trecho A1 e A2 para a tubulação de PVC soldável de 32 mm com comprimento entre os pontos medidos de 0,5 m.

Para a realização do cálculo, utilize os valores encontrados nas etapas anteriores.

Considere a gravidade como 9,81 m/s².

Figura 2 – Medição dos pontos A1 e A2
​Fonte: o autor.

Em que:
hf = perda de carga (m).
f = fator de atrito.
L = comprimento da tubulação.
D = diâmetro interno da tubulação (m).
V = velocidade de escoamento (m/s).
g = aceleração da gravidade (m²/s).

​ANEXO I – Diagrama de Moody

Fonte: adaptado de: MACINTYRE, A. J. Manual de Instalações Hidráulicas e Sanitárias. 4. ed.: LTC, 2017.

​ANEXO II – Diâmetros externo, interno e nominal das tubulações

​Fonte: adaptado de: MACINTYRE, A. J. Manual de Instalações Hidráulicas e Sanitárias. 4. ed.: LTC, 2017.