Como calcular a vazão utilizando um gráfico de fluxo em dutos

Escrito por edward mercer | Traduzido por lucas arrigoni iervolino
Como calcular a vazão utilizando um gráfico de fluxo em dutos
A vazão em um duto depende de uma série de fatores (Jupiterimages/Photos.com/Getty Images)

Vazão é a medida de volume de água ou ar que passa através de um tubo ou abertura em um determinado intervalo de tempo, geralmente expressa em metros cúbicos (ou litros) por segundo ou por minutos. Tudo, desde a temperatura até a escolha do material, pode ter um impacto na vazão; mas, para manter a análise simples e atingir o resultado com certa precisão, considere os seguintes fatores: elevação, comprimento do tubo, diâmetro, pressão e coeficiente de atrito viscoso. Com esses fatores principais é possível utilizar a fórmula de Hazen-Williams para criar um gráfico de uma curva, determinando a vazão quando comparado a outros dados da equação.

Instruções

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    Determine a força motriz em seu duto. A força motriz pode ser determinada utilizando a pressão máxima que o duto comporta ou, se o duto não estiver completamente cheio de fluido (ou gás), a pressão criada pela bomba. Tanto a bomba quanto o duto especificam suas pressões em libras por polegada quadrada (psi), geralmente expressas ao longo do tubo. Apenas faça a leitura da bomba se essa estiver menor do que a do seu tubo. A pressão padrão no duto é de 250 psi.

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    Determine a mudança de elevação ao longo do tubo. Esse fator, também chamado de "head", é a elevação do fim do túnel menos a elevação do começo, podendo ser negativa ou positiva. Por exemplo, um tubo transportando fluido de 200 m para 266 m acima do nível do mar tem uma diferença de altura de 66 metros.

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    Converta a leitura da pressão em psi para metros de água multiplicando por 0,77 (ou 2,31, para pés), que é o fator de conversão entre as duas medidas. Duzentos e cinquenta psi equivalem a 192,5 metros (ou 577,5, para pés) de coluna d'água.

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    Utilize a equação de Hazen-Williams para determinar a co-relação entre atrito e a vazão. A equação é dada por H (atrito) = 0,002083 * L * (100/C)^1,85 * (gpm^1,85/d^4,8655), onde "L" é o comprimento do tubo, "C" é o coeficiente de rugosidade e "d" o diâmetro do duto. O valor da vazão é dado por Gpm, que significa galões por minuto.

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    Insira todos os valores conhecidos. O coeficiente de rugosidade é dado pelos fabricantes do tubo, mas pode ser usado 120 como um valor padrão para a maior parte dos aços ou tubos de PVC. Insira também os valores para o comprimento e o diâmetro do tubo, sobrando apenas as variáveis: atrito (H) e vazão (gpm).

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    Desenhe um eixo em uma folha de papel milimetrado, onde seu eixo horizontal x representa o vazão(gpm) e o eixo vertical y representa o atrito.

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    Utilize valores hipotéticos para a vazão para encontrar os atritos respectivos. Aplique os valores de 10, 20, 30, 40, 50 e 60 gpm, aderindo as curvas ao gráfico e ressaltando o ponto de intersecção das curvas de vazão com os atritos. É esperado que a linha resultante dessas intersecções seja a curva do sistema, que descreve o comportamento da vazão sob influência das resistências.

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    Subtraia a diferença de altura da leitura de pressão, convertendo a pressão original em pés (ft) ou metros. Para os valores do exemplo anterior, um cano com diferença de altura de 66 metros (200 ft) e 250 psi (192,5 m ou 577,5 ft) de pressão total, resultando em uma diferença total de 126,5 m ou 377,5 ft.

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    Localize o ponto do eixo y que corresponde ao valor de 126,5 m (377,5 ft). Desenhe uma linha horizontal que parte desse ponto e intercepta a curva. O ponto de intersecção fornece tanto o atrito quanto a vazão desejados para o sistema de dutos.

O que você precisa?

  • Papel milimetrado
  • Calculadora
  • Lápis
  • Régua
  • Espectro de pressão de tubo ou bomba

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