A2 - Fenômeno de transporte

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Universidade Veiga de Almeida 
 
 
 Nome: Jessica Sousa Feitosa 
 Matrícula: 20141105636 
 Curso: Engenharia Civil 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 RIO DE JANEIRO - RJ 
 2020 
 
 
 
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Unidade 2: Estática dos Fluidos 
1. A força empuxo é uma ação bastante usual e corriqueira. Vê-se isso na facilidade 
relativa com que você levanta um corpo dentro de uma piscina em comparação com 
a mesma ação realizada fora da água, ou seja, no ar. 
De acordo com o princípio de Arquimedes, que define o empuxo, marque a única 
proposição correta abaixo: 
a) Quando um corpo flutua na água, o empuxo recebido pelo corpo é menor que o 
peso do corpo; 
b) O princípio de Arquimedes somente é válido para corpos mergulhados em líquidos 
e não pode ser aplicado para gases; 
c) Um corpo total ou parcialmente imerso em um fluido sofre uma força vertical 
para cima e igual em módulo ao peso do fluido deslocado; 
d) Se um corpo afunda na água com velocidade constante, o empuxo sobre ele é nulo; 
e) Dois objetos de mesmo volume, quando imersos em líquidos de densidades 
diferentes, sofrem empuxos iguais 
Resposta: LETRA C 
 
 
2. Calcular o volume e o peso específico de um sólido não homogêneo de forma 
irregular. 
São dados: 
• peso do sólido: 12,0 kgf; 
• peso aparente de sólido quando imerso em óleo: 5,0 kgf; 
• peso específico do óleo: 800 kgf/m³. 
 
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DADOS: 
Fp (força peso) = 12 kgf = 117,68 N 
Fa (força aparente) = 5kgf = 49,03 N 
ρoleo (densidade) = 800 kg/m³ 
Para isso primeiramente, determinaremos o EMPUXO: 
Fa = Fp - E 
E = Fp - Fa 
E = 117,68 N - 49,03 N 
E = 68,65 N 
E com isso pode utilizar o Princípio de Arquimedes para encontrar o 
volume do sólido. 
E = ρoleo × V × g 
68,65 = 800 × V × 9,81 
V = 0,0088 m³ 
E com o volume podemos encontrar a densidade, pois já possuímos a 
massa! 
ρsólido = m/v 
ρsólido = 12 / 0,0088 
ρsólido = 1.363,636 kg/m³ 
 
 Unidade 3: Dinâmica dos Fluidos 
3. A figura abaixo representa um escoamento de água em uma tubulação forçada. A 
água escoa com velocidade de 5 m/s no lado 1 indicado pela seta, que possui área 
da seção transversal igual a 2 m². 
No lado oposto existe uma bifurcação para os ramais 2 e 3. No ramal 2 a água sai 
com velocidade de 4 m/s. 
 
Considerando o escoamento permanente a opção que indica corretamente a vazão, 
em m³/s, no ramal 3 é: 
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a) 1 
b) 2 
c) 4 
d) 8 
e) 10 
 
RESPOSTA: LETRA B 
 
4. O conhecimento do Princípio da Conservação de Energia aplicado ao Escoamento 
de Fluidos em regime permanente (estacionário) e a Equação de Energia resultante, 
também conhecida como Equação de Bernoulli são de importância crucial para a 
Engenharia em suas diferentes modalidades. 
Na figura abaixo água doce atravessa uma tubulação forçada horizontal e sai 
livremente na atmosfera com uma velocidade v2 = 15 m/s. Os diâmetros dos 
segmentos esquerdo e direito do cano são 5,0 cm e 3,0 cm respectivamente. 
Pede-se determinar qual a pressão em mca (metros de coluna de água) no segmento 
esquerdo do tubo (seção 1), considerando o escoamento de um fluido real com perda 
de carga entre as seções consideradas igual a 1,0 m? 
 
 
 
 
 
 
 
 
Resposta. 
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A1 = π d1² ÷ 4 = π (5)² ÷ 4 = 19,63 cm² 
A2 = π d2² ÷ 4 = π (3)² ÷ 4 = 7,07 cm² 
Q1= Q2 
A1v1 = A2v2 -> v1=A2v2 ÷ A1 = 7,07 * 15 ÷ 19,63 = 5,4 m/s 
 π γ 
Z1 + p1 ÷ γ + v1² ÷ 2g = Z2 = p2 ÷ γ + v2² ÷ 2g 
P1 ÷ γ – p2 ÷ γ = v2² ÷ 2g – v1² ÷ 2g -> 1÷ γ (p1 – p2) = 1÷ 2g (v2² - v1²) 
(p1 – p2) = γ ÷ 2g (v2² - v1²) -> p1 – 1,01. 10^5 = 10³ ÷ 2.10 (15² - 5,4²) 
P1 = 110, 792 pa 
h = p1 ÷ pag . g = 110,792 ÷ 1.000 * 10 
h = 11 m.c.a . 
 
 
5. A fluido dinâmica se preocupar com o escoamento fluido e grandezas físicas 
envolvidas como energia, pressão, velocidade, vazão, .... 
Considere a água em escoamento permanente (estacionário) em uma tubulação 
forçada, onde a seção 2 situa-se a uma altura h acima da seção 1, conforme mostra 
a figura a seguir. É correto afirmar que: 
 
 
a) a carga cinética é maior na seção 1. 
b) a vazão é a mesma nas duas seções. 
c) a pressão estática é maior na seção 2. 
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d) a velocidade de escoamento é maior na seção 1. 
e) a pressão em 1 é menor do que a pressão em 2. 
RESPOSTA: LETRA B 
 
6. Em uma tubulação forçada utilizou-se um tubo de Pitot para medir a velocidade de 
escoamento no centro da tubulação, conforme mostra a figura. 
As alturas h e H foram medidas encontrando respectivamente 3,0 e 8,0 centímetros e 
o diâmetro da tubulação é de 100 mm. 
Considerar um coeficiente de correção igual a 0,85. 
Pede-se calcular: 
a) a velocidade no ponto 1; (1,0 ponto) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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b) considerando esta velocidade como representativa da média na seção 
transversal, calcular também a vazão do conduto. (1,5 ponto) 
Resposta: 
 
R= D/2 
 
R= 0,1/2 
 
R = 0,05 
 
Q = a1 * v1 
 
Q = ( π * R²) * 0,85 
 
Q = 6,676 x 10 - ³ m/s 
 
Q = 0,00676 m³/s . 
 
 
 
 
7. Denominam-se condutos forçados ou condutos sob pressão, as tubulações onde o 
líquido escoa sob uma pressão diferente da atmosférica. As seções desses condutos 
são sempre fechadas e o líquido escoa por pressão, enchendo-as totalmente. São em 
geral de seção transversal circular. 
Adutoras são condutos forçados formados por tubulações e partes integrantes 
(conexões, registros, válvulas...), que têm por objetivo transportar a água, interligando 
as unidades do sistema de abastecimento de água da captação no manancial até a 
rede de distribuição. 
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Na figura abaixo temos uma adutora que escoa em regime permanente (estacionário). 
No trecho entre 1 e 2 a adutora é horizontal e apresenta diâmetro constante. 
 
 
Marque a alternativa correta. 
a) a pressão na seção A é menor que a pressão na seção B. 
b) a vazão é maior na seção B. 
c) as alturas piezométricas nas seções A e B são iguais. 
d) a velocidade de escoamento é maior na seção A. 
e) as velocidades de escoamento em A e B são iguais. 
RESPOSTA: LETRA E 
 
Unidade 4: Fundamentos de transmissão de calor 
8. Consideremos uma casa cuja ocupação será de 4 pessoas com consumo per capito 
de água quente estimado em 50 l/pessoa.dia. A região onde a casa localiza-se tem 
uma temperatura de referência de mínima estimada em 18º C e a temperatura máxima 
de aquecimento usual de um boiler residencial é de 60 ºC. 
Suponha que todo o volume de consumo diário deve ser aquecido no boiler elétrico 
em duas horas. Qual a potência do boiler a ser comprado em kw? 
Considerar: 
Massa específica da água – 1.000 kg/m³; 
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Calor específico da água – 1 cal/g.oC; 
1kWh = 860kcal; 
Rendimento do aquecedor: 85%. 
CONSUMO DIÁRIO: 
Vd = 4 x 50 = 200 L/dia (200 kg) 
Q = m x c x ΔT 
Q = 200 x 1 x 42 = 8400 Kcal 
8400 𝐾𝑐𝑎𝑙860 𝐾𝑐𝑎𝑙/𝑘𝑤ℎ = 9,77 kwh 
P = 𝐸𝑡 
P = 9,77 𝑘𝑤ℎ2 ℎ = 4,88 kw 
P = 𝐸𝑡μ = 4,88 𝑘𝑤0,85 = 5,75 
A potência será de 5,75 kw. 
 
9. A disciplina de Fenômenos de Transportes divide-se em transporte de massa e 
energia. O transporte de energia ocorre por meio da propagação de calor que por 
definição é a energia em transito. Observa-se que existem na natureza três formas de 
transferência de calor. Marque a alternativa correta a respeito dos processos de 
propagação de calor. 
a) Os processos de propagação de calor por condução e convecção ocorrem em todos 
os tipos de meios/estados: sólido, líquidos e gasosos. 
b) O processo de radiação de calor ocorre somente no vácuo. 
c) A convecção é o processo de propagação de calor que proporciona o efeito 
das brisas marítimas, nas trocas de ar quente e ar frio. 
d) A condução térmica ocorre somente em líquidos. 
e) A irradiação é um processo de transferência de calor que ocorrepor meio de ondas 
eletromagnéticas pertencentes ao espectro visível. 
RESPOSTA: LETRA C 
 
10. O conceito de dilatação é importante na prática de Engenharia. Vamos 
considerar um franco de vidro com capacidade 200 ml de volume, que encontra-se 
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completamente cheio de mercúrio. O sistema recipiente está cheio totalmente de 
mercúrio e se encontram a 30 °C. Se a temperatura do sistema eleva-se para 90 °C, 
qual é o volume de mercúrio, em ml, que transborda do recipiente? 
São dados: γHg = 1,8 x 10–4 °C–1; γvidro = 3,0 x 10–5 °C–1 
Resposta: 
V0 x yHg x ΔT = V0 x yVidro x ΔT + ΔVAP 
200 x 1,8 x 10-4 x (90 – 30) = 200 x 3,0 x 10-5 x (90 – 30) + ΔVAP 
2,16 = 0,36 + ΔVAP 
ΔVAP = 1,8 ml 
 
11. Num dia de verão com o céu limpo, um banhista na praia tem dificuldade de 
andar na areia que está muito quente, contrastando com a água do mar está muito 
fria. 
Durante a noite, esse mesmo banhista observa que ocorre o contrário, isto é, a areia 
da praia está fria enquanto a água do mar está morna. 
O fenômeno relatado se deve ao fato de que: 
a) a densidade da água do mar é menor que a da areia. 
b) o calor específico da areia é menor que o calor específico da água. 
c) o coeficiente de dilatação térmica da água é maior que o coeficiente de dilatação 
térmica da areia. 
d) o calor contido na areia, à noite, propaga-se para a água do mar. 
e) a turbulência da água do mar retarda seu resfriamento. 
RESPOSTA: LETRA B 
 
12. Os aquecedores de passagens são muito usados em instalações residências 
por ser de baixo custo de instalação e pelo gás ser em geral mais barato que a 
eletricidade usada em boyler elétricos (aquecedores de acumulação). Nestes 
aquecedores a água percorre uma serpentina metálica aquecida por radiação devido 
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a chama do gás, conforme ilustrado na figura abaixo. A serpentina por sua vez aquece 
a água por condução durante sua passagem. 
 
Podemos então calcular o custo de um banho de duração média de 10 minutos. 
Considere que: 
- a vazão de um chuveiro em uma casa (baixa pressão) com registro meio aberto é de 
9,0 l/min; 
- 1 m³ de gás pode produzir em média 4.000 kcal; 
- a água é aquecida de uma temperatura ambiente de 20 oC para 60 oC; 
- calor específico da água: 1,0 kcal/kg oC; 
- considerar que o preço unitário do gás encanado na cidade do Rio de Janeiro é: 5,00 
R$/m³ de gás. 
Qual o custo do banho em R$? 
ΔT = 60ºC – 20ºC = 40ºC 
Q = m x c x ΔT 
Q = 90 x 1 x 40 
Q = 3600 Kcal 
4000X = 3600 x 1 
X = 36004000 = 0,9m³ 
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0,9 x 5 = 4,50 
O banho custará R$ 4,50.