Teste Pós-Aula 2a_ Revisão da tentativa2

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Painel / Meus cursos / Hidraulica_2021.2 / MÓDULO 2 - Perda de carga distribuída / Teste Pós-Aula 2a
Iniciado em Wednesday, 3 Nov 2021, 23:00
Estado Finalizada
Concluída em Thursday, 4 Nov 2021, 00:35
Tempo
empregado
1 hora 35 minutos
Avaliar 1,00 de um máximo de 1,50(67%)
Questão 1
Correto
Atingiu 0,05 de 0,05
Na região crítica (2000 < Re < 4000), o escoamento pode apresentar comportamento com elevado grau de imprevisibilidade.
Escolha uma opção:
Verdadeiro 
Falso
Na referida faixa, ocorre a transição entre escoamento laminar e turbulento, o que corresponde a uma mudança brusca de comportamento.
Portanto, de fato, o resultado desejado (ex.: perda de carga) pode passar a sofrer influência significativa de diversos fatores, tornando difícil
sua previsão.
Vale ressaltar, no entanto, que os escoamentos em tubulações de redes hidráulicas possuem número de Reynolds muito elevados (superiores
a 1x10 ).
A resposta correta é 'Verdadeiro'.
5
http://177.153.50.3/moodle/my/
http://177.153.50.3/moodle/course/view.php?id=20
http://177.153.50.3/moodle/course/view.php?id=20&section=5
http://177.153.50.3/moodle/mod/quiz/view.php?id=1320
Questão 2
Correto
Atingiu 0,05 de 0,05
Questão 3
Correto
Atingiu 0,05 de 0,05
A camada limite é subdividida em subcamada viscosa, onde o escoamento é praticamente laminar, uma zona de transição, seguida de uma
camada intermediária, com onda ambos efeitos viscosos e turbulentos são importantes e, por fim, uma camada turbulenta externa.
Em problemas práticos, a subcamada viscosa representa apenas uma pequena fração da camada limite e, portanto, a "lei logarítmica da
camada intermediaria" é, por aproximação, considerada para integração da velocidade ao longo de toda camada limite.
Escolha uma opção:
Verdadeiro 
Falso
Conforme gráficos apresentados em aula, a camada limite é subdividida em:
subcamada viscosa: mais próxima da parede, onde o escoamento é, praticamente, laminar;
camada turbulenta externa: onde os efeitos da turbulência são mais significativos que os da viscosidade; e
camada intermediária: onde ocorre a transição da curva correspondente ao perfil de velocidades da camada interna para externa e é
representada pela "lei logarítmica da camada intermediária".
 
De acordo com White (2002), a subcamada laminar ocupa, normalmente, menos de 2% de todo o perfil. Além disso, a equação da lei
logarítmica se ajusta bem, também, à camada externa para escoamentos em que não há um gradiente muito intenso de pressão. Portanto,
essa equação é utilizada, por aproximação, para representar a distribuição de velocidades ao longo de todo o perfil de velocidades.
A resposta correta é 'Verdadeiro'.
Colebroke e White combinaram a equação de Prandtl com a obervação do efeito da rugosidade no experimento de Nikuradse para obter
uma equação que fornece o fator de atrito na região de rugosidade de transição, situada entre o escoamento totalmente liso e totalmente
rugoso. 
Escolha uma opção:
Verdadeiro 
Falso
A afirmação é verdadeira, conforme desenvolvimento demonstrado em aula (aula sobre perda de carga distribuída em tubulações).
A resposta correta é 'Verdadeiro'.
Questão 4
Correto
Atingiu 0,10 de 0,10
A equação
é aplicada para que regime de escoamento? 
Obs.: Escolha a resposta mais abrangente possível.
Escolha uma opção:
a. Turbulento com pequenos diâmetros
b. Turbulento liso
c. Laminar
d. Todos 
e. Turbulento completo (totalmente rugoso)
f. Turbulento de rugosidade transicional
g. Turbulento com grandes diâmetros
f = { + 9, 5( )
64
Re
8
[ln( + )− ]
ε/D
3, 71
5, 74
Re0,9
( )
2500
Re
6 −16
}
0,125
Sua resposta está correta.
A expressão supracitada é produto de um esforço matemático de Swamee para apresentar uma única formulação aproximada que se aplique
para todos os tipos de escoamento: laminar, turbulento liso, turbulento de rugosidade transicional e total.
A resposta correta é: Todos
Questão 5
Correto
Atingiu 0,15 de 0,15
Classifique o escoamento no interior de uma tubulação com Re = 1,1x10 e ε/D = 0,025.
a. Turbulento totalmente rugoso
b. Laminar, com f=64/Re
c. Turbulento de rugosidade transitória 
d. Turbulento hidraulicamente liso
4
Sua resposta está correta.
A classificação pode ser feita pela localização no diagrama de Moody ou pelo parâmetro utilizado para classificação dos escoamentos
turbulentos, que é o adimensional
Para 
ε  < 5: hidraulicamente liso
5 ≤ ε  ≤ 70: rugosidade transicional
ε  > 70: totalmente rugoso (ou turbulência completa)
 
 
ε é a rugosidade absoluta, ν é a viscosidade cinemática e u* é a velocidade de atrito, calculada por 
, que, substituindo na expressão anterior, resultará em:
.
Como
. Então, o adimensional ε  poderá ser calculado por:
.
 
O fator de atrito pode ser calculado, aproximadamente, pela equação de Swamme-Jain:
 
= 0,057091776853286
 
Então, ε  = 23,231351727057
A resposta correta é: Turbulento de rugosidade transitória
=ε+
εu∗
ν
+
+
+
= = Vu∗
τp
ρ
−−−
√
f
8
−−
√
= V = εε+
ε
ν
f
8
−−
√ V
ν
f
8
−−
√
Re = → = 1D
V D
ν
V
ν
1
,
+
= ( )Reε+
ε
D
f
8
−−
√
f =
0, 25
[log( + )]ε/D
3,71
5,74
Re0,9
2
+
Questão 6
Correto
Atingiu 0,15 de 0,15
Questão 7
Correto
Atingiu 0,15 de 0,15
Numa tubulação de 300 mm de diâmetro, água escoa em uma extensão de 300 m, ligando um ponto A, na cota topográfica de 96,0 m, no
qual a pressão interna é de 287 kPa, a um ponto B, na cota topográfica 65,0 m, no qual a pressão interna é de 329 kPa.
Determine o sentido do escoamento.
Dados: Peso específico da água = 10 kN/m .
a. De B para A
b. De A para B 
c. Não há escoamento. 0
3
Sua resposta está correta.
Quando não há bombas, o escoamento se dá no sentido do ponto de maior energia para o de menor energia.
A energia hidráulica em um determinado ponto i é calculada por
O diâmetro em A é igual ao diâmetro em B, então V  = V  = V.
 
No ponto A, a energia é H  = 287x10 /10x10  + V /2g + 96 = 124,7 + V /2g
No ponto B, a energia é H  = 329x10 /10x10  + V /2g + 65 = 97,9 + V /2g
 
Como H  > H , o escoamento ocorre de A para B.
A resposta correta é: De A para B
= + +Hi
pi
γ
V 2i
2g
zi
A B
A
3 3 2 2
B
3 3 2 2
A B
para a questão anterior, calcule a perda de carga entre A e B, em metros.
Resposta: 26,8 
A perda de energia entre num trecho entre os pontos A e B será
, onde h  é a perda de carga por atrido (distribuída e localizada), h é a energia perdida para turbinas e h é a energia fornecida por
bombas.
Como não há turbinas nem bombas, a perda de carga será
h = H - H =  124,7 + V /2g - (97,9 + V /2g) = 26,8 m
 
 
A resposta correta é: 26,8
Δ = − = + −HAB HA HB hp hT hB
p T B
f A B
2 2
Questão 8
Correto
Atingiu 0,15 de 0,15
Se a vazão for igual a 0,2 m /s, calcule o fator de atrito da tubulação.
Resposta: 0,066 
3
A equação de Darcy-Weisbach relaciona a perda de carga distribuída h com a velocidade V (ou vazão Q) por
, onde L é o comprimento da tubulação e f é o fator de atrito.
Neste problema, Q, h e D são conhecidos, então o fator de atrito correspondente deve ser
= 26,8x(0,3) / (0,0826x300x(0,2) ) = 0,065702179176755 
 
A resposta correta é: 0,066
at
= L = 0, 0826 Lhp
f
D
V 2
2g
fQ2
D5
at
f = =
hpD
5
0, 0826 LQ2
5 2
Questão 9
Correto
Atingiu 0,15 de 0,15
Para essa mesma vazão, calcule a velocidade de atrito em m/s.
Resposta: 0,256 
A velocidade de atrito é calculada por
onde τ é a tensão cisalhante na parede, ρ é a massa específica, f é o fator de atrito e V a velocidade média de escoamento.
 
Neste problema, a perda de carga já é conhecida, então o fator de atrito correspondente pode ser calculado pela equação de Darcy-
Weisbach:
  
Então,
=  √(9,8 * 0,3 * 26,8 / (4 * 300)) = 0,2562 m/s
 
 
 
A resposta correta é: 0,256
= = Vu∗
τp
ρ
−−−
√
f
8
−−
√
p
= L → f =hp
f
D
V 2
2g
2gDhp
LV 2
= =u∗
1
2
gDhp
L
− −−−−
√
Questão 10
Incorreto
Atingiu 0,00 de 0,50
Numa tubulação de 4" de diâmetro e material com rugosidade 0,18 mm, passa uma vazão de 14L/s de água. Dois pontos A e B desta
tubulação, distantes 563 m um do outro, são tais que a cota piezométrica em B é igual à cota geométrica em A. Determine a carga de
pressão disponível no ponto A, em m.c.a. O sentido do escoamento é de A para B.
Obs.:
cota piezométrica corresponde à soma da carga de pressão com a cota geométrica (topográfica)
viscosidade cinemática da água = 10  m /s
Resposta: 0,0915 
Pie = +zi
pi
γ
zi
-6 2
Se a cota piezométrica em B é igual à cota geométrica em A, então:
Aplicando a equação da energia entre A e B: 
Como o diâmetro é constante, VA = VB. Considerando-se ainda a equação (i), tem-se: 
A perda de energia entre A e B, ΔH , pode ser composta por perda por atrito, para turbinas e energia recebida de bombas, ou
seja: ΔH =h  + h  - h . Como não há bomba nem turbina, ΔH =h .  
O resultado solicitado pelo enunciado é a carga de pressão, que corresponde ao lado esquerdo da equação (ii). Conforme essa mesma
equação, a carga de pressão será igual a perda de carga por atrito, que pode ser calculada pela equação de Darcy-Weisbach:
O fator de atrito f, pode ser calculado, aproximadamente, pela equação de Swamme-Jain: 
A rugosidade relativa será ε/D = 0,18x10  / (4x0,0254) = 0,00177 
 
A velocidade será  = = 1,73 m/s
 
O número de Reynolds é
 =  
=175768
 
Aplicando-se os valores de rugosidade relativa e Reynolds na equação de Swamme-Jain, obtém-se f = 0,024
 
Finalmente, de volta a equação de Darcy-Weisbach, a perda de carga será
h  = 20,18 m
+ =   (i)
pB
γ
zB zA
+ + = + + + Δ
pA
γ
V 2
A
2g
zA
pB
γ
V 2
B
2g
zB HAB
= Δ   (ii)
pA
γ
HAB
AB
AB f T B AB f
= Lhp
f
4
V 2
2g
f =
0, 25
[log( + )]ε/D
3,71
5,74
Re0,9
2
-3
V = = =
Q
A
Q
π /4D2
4Q
πD2
4⋅(14⋅ )10−3
π(4⋅0,0254)2
Re = =
ρVD
μ
VD
ν
=
1,73⋅(4⋅0,0254)
10−6
VD
ν
f
que, conforme visto, anteriormente, equivale à carga de pressão em A.
A resposta correta é: 20,18
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