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EXERCICIOS DE APLICAÇÃO 1. Determinar a pressão manométrica em A, devido à deflexão do mercúrio do manômetro em U da figura abaixo. O líquido escoante é água γH2O=1000,0kgf.m−3 e o líquido manométrico é γHg=13600,0kgf⋅m−3. Resolução: A pressão manométrica, não leva em consideração a pressão atmosférica e é também chamada de pressão relativa, podendo apresentar valores positivos e negativos. Nesse caso a pressão atmosférica é indicada pelo valor 0 (zero). A água que flui no conduto A, apresenta uma pressão, medida pelo manômetro. Para iniciar a resolução escolhemos dois pontos situados no mesmo nível de um mesmo líquido, submetidos à mesma pressão. No caso vamos encontrar isso nos pontos B e C. Ambos estão no mesmo nível do líquido manométrico “mercúrio”. PB=PC(1) PB=PA+γH2O⋅hAB(2) PC=Patm+γHg⋅hCD(3) As alturas entre os pontos AB e CD são obtidas através das cotas indicadas na figura. hAB=3,6–3,0=0,6m hCD=3,8–3,0=0,8m Substituindo (2) e (3) em (1) e colocando no lugar da pressão atmosférica o seu valor 0(zero), teremos. PA+γH2O⋅hAB=Patm+γHg⋅hCD(4) PA+1000,0⋅0,6=0+13600,0⋅0,8PA+600,0=10880,0PA=10880,0–600,0=10280,0kgf.m−2 Temos aí a resposta. A água em escoamento no tubo A, está a uma pressão de ²10280,0kgf/m² o que também pode ser expresso por²1,028kgf/cm². 2. Os recipientes A e B da Figura, contém água sob pressão ²pA=3,0kgf/cm² e ²pB=1,5kgf/cm², respectivamente. Qual será a deflexão (desnível) do mercúrio (h) no manômetro diferencial? Líquido escoante é água e o líquido manométrico é mercúrio. Seus pesos específicos valem respectivamente: ³γH2O=1000,0kgf/m³³ γHg=13600,0kgf/m³ Resolução: Vamos partir dos pontos (1) e (2), situados na separação entre água e mercúrio e no interior do mercúrio. Estando no mesmo nível no interior de um líquido, estão submetidos à mesma pressão. P1=P2 (5) As pressões nos dois pontos são dadas pelas expressões. P1=PA+γH2O⋅h+x(6) P2=PB+γH2O⋅x+γHg⋅h–γH2O⋅2,0(7) Nos pontos A e B, a pressão da água é: PA=3,0kgf/cm2=3,0⋅104 kgf/m² PB=1,5kgf/cm²=1,5⋅104 kgf/m² Substituindo as expressões (6) e (7) em (5), temos: PA+γH2O⋅(h+x)=PB+γH2O⋅x+γHg⋅h–γH2O⋅2,0 (8) 3,0⋅104+1,0⋅103⋅(h+x)=1,5⋅104+1,0⋅103⋅x+13,6⋅103⋅h– 1,0⋅103⋅2,03,0⋅104+103⋅h+103⋅x=1,5⋅104+103⋅x+13,6⋅103⋅h–2,0⋅103 Temos termos simétricos no primeiro e segundo membro que podem ser cancelados 103⋅x e isolando a única variável que resta (h) no primeiro membro da equação. 103⋅h–13,6⋅103⋅h=1,5⋅104–3,0⋅104– 2,0⋅103−12,6⋅103⋅h=−1,7⋅104h=−1,7⋅104−12,6⋅103h=1712,6 h=1,3492m A deflexão do mercúrio no manômetro diferencial (desnível) é de 1,3492m. http://decioadams.netspa.com.br/wp-content/uploads/sites/7/2015/05/Exerc%C3%ADcio-Hidr%C3%A1ulica-ED-02.jpg 3. Duas canalizações estão dando escoamento à água γH2O=103 kgf⋅m-3, sob pressão (condutos forçados). Deseja-se determinar a diferença de pressão entre duas secções A e B das duas canalizações, empregando-se o manômetro diferencial de mercúrio. Sabe-se que o centro das duas seções apresentam uma diferença de nível de 8,7m e que a deflexão do mercúrio é de 0,88 m. Sabe-se que o peso específico do mercúrio é γHg=13,6⋅103 kgf⋅m-3 O enunciado pede a diferença de pressão entre os condutos A e B, sendo conhecida a pressão indicada pelo manômetro diferencial (0,880 mmHg). Novamente vamos partir da igualdade entre as pressões nos pontos (1) e (2), situados no mesmo líquido (mercúrio), sujeitos à mesma pressão. P1=P2(9) As pressões nesses dois pontos são dadas por; P1=PA–γH2O⋅x (10) P2=PB+γHg⋅z–γH2O⋅y (11) Substituindo (10) e (11) em (9) teremos. PA–γH2O⋅x=PB+γHg⋅z–γH2O⋅y (12) Colocando as pressões no primeiro membro e o restante dos termos no segundo, teremos. PA–PB=13,6⋅103⋅0,88–103⋅y+103⋅x PA–PB=11,968⋅103+(x–y)⋅103 OBS.: Colocamos em evidência a potência de 10 e surgiu entre parênteses a diferença (x – y). Olhando na figura vemos que essa diferença pode ser obtida por: x+z+8,7=y x–y= −0,88–8,7= –9,58m Substituindo este valor na expressão anterior, teremos. PA–PB=11,968⋅103 + (−9,58⋅103) PA–PB=(11,968–9,580)⋅103 =2,388⋅103 kgf⋅m-2 A diferença de pressão entre os condutos A e B é de 2,388.10³ kgf/m². http://decioadams.netspa.com.br/wp-content/uploads/sites/7/2015/05/Exerc%C3%ADcio-Hidr%C3%A1ulica-ED-03.jpg 4. O tubo A contém óleo (d=0,8) e o tubo B, água (peso especifico=1000,0kgf/m³). Calcular as pressões em A e B para as indicações do manômetro. A pressão no Tubo A, é calculado pelo desnível do mercúrio no manômetro em forma de U, existente ao lado esquerdo. Vamos determinar a pressão manométrica ou relativa. Note que o nível do mercúrio fica na mesma altura do ponto A. Daí podemos escrever que: PA+γóleo⋅0,3=γHg⋅0,3 Substituindo os valores dos pesos específicos e isolando a pressão em A no primeiro membro. PA=13,6⋅103–0,8⋅103⋅0,3 PA=(13,6–0,24)⋅103 PA=13,36⋅103 kgf⋅m-2 A pressão do óleo está um pouco abaixo da pressão atmosférica e vale 13360,0 kgf/m². Agora podemos partir de dois pontos situados (1) e (2), no mesmo nível, no interior do mercúrio. P1=PA+γóleo⋅0,6 P2=PB+γHg⋅0,8–γH2O⋅(0,7+0,8–0,6) Igualando as duas expressões teremos: PA+γóleo⋅0,6=PB+γHg⋅0,8–γH2O⋅0,9 Substituindo os valores dos pesos específicos e da pressão em A por seus valores, teremos: 13360+0,8⋅103⋅0,6=PB+13,6⋅103⋅0,8–0,9⋅103 13360+480=PB+10880–900 13840=PB+998013840–9980=PB²PB=3860kgf/m² Temos pois as duas pressões pedidas no enunciado. No ponto A a pressão é 13360kgf/m², e no ponto B 3860kgf/m². 5. Os reservatórios fechados R e S da figura, contém respectivamente, água (peso ³especi´fico=1000,0kgf/m³) e um líquido de peso específico γS. Sabe-se que a pressão em R é igual a ²1,1kgf/cm² e no ponto S a pressão é igual a ²0,8kgf/cm². Calcular o valor do peso específico do líquido S. A pressão nos pontos T e U é igual. Eles encontram-se no interior do líquido manométrico (vou considerar como sendo mercúrio uma vez que não foi fornecido no enunciado). PT=PU(13) PT=PR+γH2O⋅5,0 (14) PU=PS+γHg⋅0,20+γS⋅(8,50–0,20) (15) Substituindo as expressões (14) E (15) na na igualdade (13) teremos: PR+γH2O⋅5,0=PS+γHg⋅0,20+γS⋅(8,50–0,20) 11⋅103 +5,0⋅103=8,0⋅103+13,6⋅103⋅0,20+γS⋅8,3 16,⋅103=8,0⋅103 +2,72⋅103 +γS⋅8,3 γS⋅8,3=16,0⋅103 –10,72⋅103 γS=5,28⋅103/8,3 γS=0,636⋅103 =6,36⋅102 kgf⋅m3 γS=636kgf⋅m-3 O peso específico do líquido S é 636kgf/m³. 6. A pessão atmosférica de uma determinada localidade (pressão barométrica) é de 740mmHg. Expressar a pressão manométrica de 0,25kgf/cm², de forma relativa e absoluta, nas unidades kgf/m²,kPa (quilo Pascal),bar, metros de coluna de água e mmHg. Ob:1atmfísica=10330,0kgf/m²=101,3kPa=1,013bar=10,33mH2O=760mmHg. Sendo a pressão fornecida a manométrica ou relativa, bastará converter seu valor para as unidades pedidas. Depois, adicionaremos a cada um o valor correspondente da pressão atmosférica para obter o valor absoluto. Sabemos da matemática que 1cm²=10-4 m² Logo vamos dividir a unidade por esse valor e teremos o mesmo expresso em kgf/m² 0,25kgf/cm²=0,25/10-4 =2500kgf/m² 2500kgf/m²=2500⋅9,8/103 =24,5kPa 24,5kPa=24,5/100=0,245bar 2500kgf/m²=2500103=2,5mH2O 10330/2500=760/x x=760⋅2500/103030=183,93mmHg Temos pois a pressão relativa: 0,25kgf/cm²=2500kgf/m²=24,5kPa=0,245bar=2,5mH2O=183,93mmHg A pressão absoluta será obtida adicionando a esses valores os valores correspondentes da pressão atmosférica. 2500+10330=12830kgf/m² 24,5+101,3kPa=125,8kPa 0,245+1,013bar=1,258bar 2,5+10,330mH2O=12,830mH2O 183,93+760mmHg=943,93mmHg Assim:12830kgf/m²=125,8kPa=1,258bar=12,830mH20=943,93mmHg 7. Calcular a pressão existente no ponto D, localizado no centro de uma tubulação, a partir da leitura de um manômetro de mercúrioem forma de U. Forneça o resultado nas unidades de pressão:²kgf/m², metros de coluna de áágua e em ícentímetros de coluna de Hg. São dados: h=0,76m; z=0,35m; peso íespecífico da á³água=1000,0kgf/m³ e peso íe specífico do ú³mercúrio=13600,0kgf/m³. Partimos da igualdade de pressões nos pontos B e C, no interior do manômetro. PC=PB (18) PC=PD+γH2O⋅Z (19) PB=Patm+γHg⋅h (20) A pressão em D é manométrica ou relativa, portanto considera a pressão atmosférica como referência e lhe atribuímos o valor 0(zero). Substituindo (19) e (20) em (18), teremos: PD+γH2O⋅Z=Patm+γHg⋅h(21) PD+103⋅0,35=0+13600⋅0,76 PD=10336–350 ²PD=9986kgf/m² Temos a pressão no ponto D igual a 9986,0kgf/m². Sabemos que 1atm=10330kgf/m²=760mmHg. Podemos então estabelecer a proporção. 760/X=10330/9986 X=760⋅9986/10330 X=734,69mmHg Também podemos usar 760mmHg=10,33mH2O. 760/734,69=10,33/Y Y=10,33⋅734,69/760 Y=9,98mH2O http://decioadams.netspa.com.br/wp-content/uploads/sites/7/2015/05/Exerc%C3%ADcio-Hidr%C3%A1ulica-ED-11.jpg 8. Duas canalizações estão em escoamento Fluido A( γ=1750,0kgf/m³) e Fluido B. Os líquidos manométricos 01 e 02 apresentam respectivamente 13600,0kgf/m³ e 2750,0kgf/m³, conforme mostrado na figura abaixo. Supondo que a diferença de pressão entre os condutos A e B seja igual a 0,0258kgf/cm², determine o peso específico do fluido B? Considere X=750,0mm; Y=1,50m e Z=9,80cm. Vamos começar por dois pontos no líquido manométrico 01(mercúrio), que iremos chamar de 1 P1=P2 (22) P1=PA–γ01⋅X (23) P2=PB–γ02⋅(X+Y)–γB⋅Z (24) Substituindo (23) e (24) em (22), temos: PA–γ01⋅X=PB–γ02⋅(X+Y)+γB⋅Z Isolando no primeiro membro as pressões dos dois condutos A e B, temos: PA–PB=γ01⋅X−γ02⋅(X+Y)–γB⋅Z Vamos substituir os valores das variáveis. 258,0=13600,0⋅0,75–2750,0⋅(0,75+1,5)–0,98⋅γB 258,0=10200,0–6187,5–0,98⋅γB 0,98⋅γB=4012,5–258,0 γB=3754,5/0,98 γB=3831,12kgf/m³ http://decioadams.netspa.com.br/wp-content/uploads/sites/7/2015/05/Exerc%C3%ADcio-Hidr%C3%A1ulica-13.jpg
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