MÁQUINAS HIDRÁULICAS E PNEUMÁTICAS

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MÁQUINAS HIDRÁULICAS E PNEUMÁTICAS
● Introdução à hidráulica: características gerais dos sistemas hidráulicos
1. Sistemas hidráulicos utilizam que tipo de fluido de trabalho?
D. Óleo hidráulico.
2. Sistemas hidráulicos têm como principais características:
B. baixas velocidades com grandes forças e precisão de acionamento.
3. Qual o nome da propriedade física que ocorre em razão do atrito interno das moléculas
no interior dos fluidos e se manifesta quando o fluido entra em escoamento,
manifestando-se em forças que tentam impedir o movimento do fluido?
E. Viscosidade.
4. Qual o significado físico da variável física vazão?
A. É o deslocamento de um volume de fluido em uma unidade de tempo.
5. Se uma bomba hidráulica opera em uma pressão de 200 kg/cm2 e o cilindro hidráulico
tem área de 80 cm2 , qual é a força que o atuador pode produzir?
C. 16000 kg.
● Fundamentos e dimensionamento de orifícios
1. O líquido no interior do reservatório flui por todas as direções e, com o estrangulamento
do jato na saída do orifício, passa a apresentar uma seção contraída conhecida por vena
contracta.
A água flui em um orifício de uma polegada de diâmetro, com uma carga de 5m sobre o
centroide da abertura, e o jato d’água atinge um anteparo colocado à 1,5m de distância a
aproximadamente 0,15m (15cm) abaixo da linha centra da seção de contração da veia.
Nessa situação, qual o valor do coeficiente cc se o valor do coeficiente de descarga (cd) for
igual à 0,70?
D. 0,80.
2. A vazão que flui por um orifício depende, dentre outros fatores, da posição em que ele
está localizado no reservatório. Em geral, o controle se torna possível devido à altura da
carga sobre o orifício e ao tamanho do orifício.
Se existirem diversos furos em um mesmo recipiente, como será o perfil de velocidade ao
longo do tanque? 
A.
3. Um orifício pode ser classificado quanto à sua forma geométrica, ao seu tamanho, à sua
localização em relação à superfície livre do fluido ou, ainda, de acordo com o escoamento a
jusante à abertura. São muitas as classificações possíveis.
 Sobre essas definições, podemos afirmar que:
E. um orifício pode ser considerado pequeno se seu tamanho relativo for muito menor do
que a carga de água sobre ele.
4. Dentre as aplicações dos orifícios, destaca-se a possibilidade de controlar o volume em
um reservatório por meio do controle da vazão de saída. Qual a vazão (Q) da água que flui
livremente através de um orifício circular de 4 polegadas de diâmetro com bordas
quadradas?
Considere que a cota do centro do orifício é de 100m, enquanto que a cota do nível da
superfície da água é de 125m, o coeficiente de descarga é de 0,76 e a gravidade como
sendo 9,81m/s2.
A. 136l/s.
5. Em geral, os cálculos hidráulicos em orifícios desconsideram as perdas de carga e o
efeito de contração do jato d’água. Quando tais valores não podem ser considerados nulos,
em aplicações práticas, há uma perda significativa também no valor da vazão que atravessa
o orifício. Um orifício possui um jato com velocidade real de 13l/s sob uma carga d’água de
6m, e os seguintes coeficientes de correção: cd = 0,74 e cc = 0,88. Qual o valor da perda de
carga devido à hidrostática nesse orifício?
E. 1,77m.
● Fundamentos e dimensiomentos de bocais e tubos curtos
1. Considere um reservatório de grandes dimensões, no qual é fixado um bocal externo de
80mm de diâmetro. Sabendo-se que a perda de carga através do bocal é igual a 5m,
encontre a vazão, considerando que o coeficiente de descarga é igual a 0,82. 
D. 40,82l/s.
2. Determine a vazão, para um bocal de 90mm de diâmetro, acoplado a um reservatório
com H = 4,5m, considerando:
(a) bocal cilíndrico externo (Cd = 0,82);
(b) bocal cilíndrico interno de veia livre (Cd = 0,52);
(c) bocal cilíndrico interno de veia colada (Cd = 0,75). 
B. 49,02l/s; 31,08l/s; 44,83l/s.
3. Um bocal cônico do tipo convergente-divergente, com um gargalo de 42mm está
instalado em um reservatório, com carga sobre o centro do bocal igual a 3 metros.
Determine o diâmetro máximo de divergência para evitar a descontinuidade do fluxo,
sabendo-se que a pressão atmosférica é igual a 10mH2O e a pressão, na seção de
contração, é de 2,5mH2O. Também encontre a máxima vazão. 
C. 57,45mm; 10,63l/s.
4. Para um bocal cônico convergente-divergente, os diâmetros de saída e da vena contracta
são iguais a 60mm e 40mm, respectivamente. Encontre a máxima perda de carga,
considerando uma pressão atmosférica de 10,3m e pressão na seção contraída de 25kpa. 
D. 2,73m.
5. Considere que um bocal convergente-divergente, com um diâmetro da seção contraída
de 3cm, está descarregando água constantemente. O nível de água entre o reservatório e o
centro do bocal é de igual a 2,5m. Encontre o diâmetro máximo de saída do bocal e a vazão
máxima possível, quando a pressão atmosférica é de 10,3mca e a carga na contração é de
2,5mca. 
A. 4,27cm e 495,05cm³/s.
● Válvulas de controle hidráulico
1. Componente hidráulico com a finalidade de regular a máxima pressão de trabalho do
circuito é:
E. válvula de alívio ou segurança.
2. A válvula que permite fluxo livre de fluido em um sentido (no sentido de afastar o pistão
ou esfera de sua sede) e impede o fluxo no sentido contrário é:
C. válvula de retenção simples.
3. Para acionamento simples de um cilindro hidráulico de dupla ação sem paradas
intermediárias são usadas válvulas direcionais do tipo:
C. quatro vias e duas posições.
4. Para acionamento simples de um cilindro hidráulico de dupla ação com paradas
intermediárias são usadas válvulas direcionais do tipo:
E. quatro vias e três posições.
5. Válvula que permite definir um nível de pressão predeterminado para acionamento de
uma carga, como um cilindro hidráulico, é:
A. válvula de sequência.
● Introdução à pneumática
1. As maiores vantagens do uso da pneumática são:
B. Maiores velocidades dos atuadores e menores custos de implementação.
2. A propriedade que o ar comprimido apresenta de redução de volume por uma força
externa é denominada:
A. compressibilidade.
3. Os balões sobem no ar devido à qual princípio físico?
C. O ar quente é mais leve do que o ar frio.
4. Sendo a força o produto da pressão pela área, para uma pressão de linha de 7 kgf/cm2, e
área do atuador de 28,57 cm2, qual a força que o atuador exerce?
C. 200 kgf.
5. Sendo a vazão o quociente do volume no tempo (Q = vazão = V/t ), um compressor para
encher pneus tem vazão de 25 LPM (litros por minuto). Um colchão inflável para casais tem
dimensões de 1,5 m x 2 m x 0,1 m. Qual o tempo (em minutos) necessário para o
enchimento do colchão pelo compressor?
E. 12 minutos.
● Características dos sistemas pneumáticos
1. Em uma transformação isométrica (volume constante), temos P1/T1 = P2/T2, na
temperatura ambiente T1 de 27ºC. Se a pressão for elevada para 2 bar (200 Kpa), qual a
temperatura final em graus centígrados? 
Obs: nas transformações, temos que usar a temperatura absoluta Kelvin, então, 27ºC =
300ºK, pois TK = TC + 273, pressão atmosférica de 1 bar (100 Kpa).
B. 327ºC.
2. A panela de pressão opera a volume constante. Qual o nome dessa transformação?
A. Isométrica.
3. "A pressão exercida em um líquido confinado em forma estática atua em todos os
sentidos e direções, com a mesma intensidade, exercendo forças iguais em áreas iguais."
Como é denominado esse princípio?
C. Pascal.
4. Dentro da cadeia de comando pneumático, quais elementos fazem o comando dos
atuadores?
E. Válvulas direcionais.
5. Temos um cilindro pneumático de 10cm de diâmetro a uma pressão de 8 Kg/cm². Qual a
força que esse cilindro pneumático pode exercer, sabendo que esta é o produto da pressão
pela área?
C. 628 Kg.
● Atuadores pneumáticos
1. São elementos mecânicos que, por meio de movimentos lineares ou rotativos,
transformam em energia mecânica, produzindo trabalho, a energia cinética gerada pelo ar
pressurizado e em expansão. Esses elementos recebem o nomede _______________.
Assinale a alternativa correta.
D. atuadores.
2. São atuadores conhecidos pelo seu movimento de retração ou expansão, que é realizado
pela ação de uma mola interna ao tubo cilíndrico, podendo ainda ter retorno por força
externa. Essa descrição corresponde a qual tipo de atuador?
E. Atuador linear de simples efeito.
3. Trata-se de um atuador utilizado para atender a grandes deslocamentos sem a
necessidade de aplicação de elevada força. Dessa forma, o diâmetro da camisa pode ser
reduzido. Sua estrutura consiste em dois atuadores pneumáticos de duplo efeito, montados
um de costas para o outro, que não necessitam ter o mesmo diâmetro ou sequer o mesmo
comprimento de curso.
Essa descrição se refere a qual tipo de atuador?
C. Atuador geminado.
4. Para que um atuador possa ser devidamente dimensionado, devemos partir de três
informações básicas. Quais são essas informações?
I) Força
II) Pressão
III) Temperatura
IV) Curso
V) Tipo de fluido
Dentre as alternativas citadas, estão corretas apenas:
E. I, II e IV.
5. Quanto aos atuadores pneumáticos, é correto afirmar que:
E. são utilizados em circuitos pneumáticos e são responsáveis por realizar determinado
trabalho, por meio da conversão da energia cinética em energia mecânica.
● Controles pneumáticos
1. As primeiras aplicações do ar comprimido ocorreram em equipamentos de mineração e
até mesmo em aparelhos musicais. Posteriormente, a utilização dos sistemas pneumáticos
na indústria se deu em meados do século XIX. Por volta de 1920, começou a ser utilizado
como ar de controle na automatização e racionalização dos processos de trabalho, em que
passou a ser amplamente utilizado a partir de 1950.
Inicialmente, como era realizado o controle dos primeiros sistemas pneumáticos? Assinale a
alternativa correta.
C. Manualmente.
2. "A aplicação de comando e controle pneumático baseado nas funções lógicas em
máquinas e instalações industriais, os quais permitem a execução de movimentos físicos
definidos, só foi possível devido a _______________________________."
 Assinale a alternativa que completa a afirmativa corretamente.
D. evolução tecnológica.
3. É um dispositivo que monitora os sinais e atua de forma adequada para manter o
processo dentro dos limites especificados de acordo com uma programação previamente
definida, ativando e controlando o sistema. Como esse dispositivo é chamado?
 Assinale a alternativa correta.
A. Controlador.
4. As válvulas pneumáticas são componentes pneumáticos utilizados para controlar e
manipular a direção, pressão ou vazão de ar comprimido. Neste contexto, assinale a
alternativa referente às válvulas controladoras de pressão.
B. Esse tipo de válvula tem como função manter constante a pressão de trabalho,
independentemente do consumo de ar e da pressão da rede.
5. Em um sistema pneumático, em alguns casos é necessário que haja diminuição da
quantidade de ar que passa através da tubulação, situação que ocorre constantemente para
regular a velocidade dos atuadores ou formar condições de temporização pneumática. Para
essa situação, utiliza-se qual tipo de válvula?
D. Válvula de fluxo.
● Técnicas de comando hidráulico e aplicações a circuitos básicos
1. A resistência ao escoamento ou o inverso da fluidez é denominada:
C. viscosidade.
2. Quais são os componentes hidráulicos montados dentro do reservatório?
D. Bomba e filtro.
3. Qual é o tipo de bomba hidráulica com melhor rendimento volumétrico e maior eficiência,
operando em pressões mais altas: ?
E. Bomba de pistões.
4. Para acionamento simples de um cilindro hidráulico de dupla ação, sem paradas
intermediárias, são usadas válvulas direcionais do tipo:
C. quatro vias e duas posições.
5. Sendo força o produto da pressão vezes a área – F= P X A, um cilindro de 20,2 cm2 de
área em uma pressão de 200 Kg/cm2 , qual a força resultante desse cilindro?
A. 4.040 kg.
● Vertedores
1. Um vertedor é um dispositivo aplicado à medição ou ao controle de vazões em
escoamento.
Sobre as partes constituintes dessas estruturas hidráulicas de tão ampla aplicação, é
possível afirmar: 
C. A largura da soleira é chamada de luz e é a dimensão da soleira pela qual há
escoamento da água.
2. Vertedores triangulares são utilizados principalmente em condições de baixas vazões.
Essas estruturas apresentam relativa facilidade em sua construção e comumente são
construídas com triângulo com dois lados iguais e um ângulo reto.
Qual a vazão de um vertedor de soleira triangular com lâmina (h) de 35cm? 
D. 101,4L/s.
3. Um vertedor retangular pode ser utilizado para medição da vazão em um canal. Entre os
vertedores, pode-se afirmar que o mais exaustivamente estudado é justamente o vertedor
retangular de paredes delgadas.
Sobre os vertedores retangulares, é possível afirmar:
B. Um vertedor retangular de parede delgada é como uma placa delgada cuja geometria
conhecida permite o cálculo simplificado de vazão
4. Vertedores laterais são utilizados para controle de nível em geral de canais retangulares.
Tais estruturas apresentam uma construção bem simples e, por isso, podem ser utilizadas
em diversas ocasiões.
Sobre os vertedores laterais, é correto afirmar:
E. Vertedores laterais facilitam o controle de vazão, apesar da complexidade dos cálculos.
5. Considere que um vertedor Cipoletti será instalado em um canal com inclinação dos
lados de 1H:4V para controlar a saída de uma vazão de 0,5m3/s. O canal retangular tem
2,5m de largura, escoa a água em regime permanente e uniforme com vazão de 8m3/s, tem
declividade de fundo (i) correspondente a 1m/km e coeficiente de rugosidade (n) de 0,023.
Qual deverá ser a largura (b) desse vertedor para que a lâmina (h) não seja maior que
50cm?
B. 76cm.
● Conjuntos elevatórios
1. Num prédio de 13 pavimentos, com 4 apartamentos por andar, será montada uma
estação de bombeamento de água que deverá funcionar 12 horas por dia. Admite-se uma
quota de 200 litros por habitantes por dia e uma média de 3 habitantes por apartamento.
Supondo que as tubulações sejam de aço galvanizado, determine os diâmetros da
tubulação de recalque e sucção. Considere que os diâmetros nominais disponíveis são (em
mm): 15, 20, 25, 32, 40, 50, 60, 75, 85 e 100. 
C. Dr = 32 mm; Ds = 40 mm.
2. Dado o conjunto elevatório apresentado, determine a altura manométrica e a potência do
conjunto motor-bomba. As potências nominais disponíveis em cavalo-vapor (cv) são: 0,125;
0,17; 0,25; 0,33; 0,5; 0,75; 1; 1,5; 2 e 3.
1- Rendimento do grupo motor-bomba: 78%
2- Vazão: 0,6 l/s
3- Perdas de carga na sucção: 0,9 m
4- Perdas de carga no recalque: 1,5 m
C. Hm = 42,10 e Pot = 0,5.
3. Determine a altura manométrica e a potência hidráulica necessária para recalcar 42 l/s de
água durante 24 h/dia, sabendo-se que as tubulações de sucção e recalque devem ser de
ferro fundido novo, com 12 m e 2000 m de comprimento respectivamente. Considere que o
peso específico da água é igual a 9806 N/m³.
D. 34,6 m e 14,2 kW.
4. A instalação elevatória mostrada a seguir deve recalcar água do reservatório inferior para
o superior. Determine a potência da bomba e do motor.
Dados:
● Material da tubulação: PVC (C = 140)
● Volume de água a ser bombeado diariamente: 130 m³
● Jornada de trabalho da bomba: 6 h
● Comprimento da tubulação de recalque: 100 m
● Comprimento da tubulação de sucção: 10 m
● Rendimento da bomba: 75%
● Rendimento do motor: 87%
E. Pb = 3,7 cv e Pm = 4,2 cv.
5. Além da bomba e das tubulações, os demais componentes do conjunto elevatório são
essenciais para o desempenho adequado do sistema. Sobre as peças especiais, assinale a
alternativa correta:
A. O registro de gaveta geralmente é instalado após a válvula de retenção para controlar a
vazão e facilitar a manutenção.
● Potência e NPSH
1. Em sistemas de abastecimento de água podem ser utilizadas bombas hidráulicas em
várias etapas: para bombear a água captada até a estação de tratamento de água, para
transportar a água tratada de um reservatório para outro ou naslinhas de distribuição de
consumidores. Em um sistema de distribuição de água, a temperatura observada é acima
de 30°C. Caso você queira otimizar o fluxo bombeado, qual opção você escolhe?
B. Reduzir o comprimento da tubulação de sucção.
2. A viscosidade é uma propriedade física dos fluidos. Basicamente, quanto maior a
viscosidade, maior a resistência de um fluido ao escoamento. Quando há variação da
viscosidade no transporte de fluidos, o que se pode afirmar?
C. A viscosidade pode ser corrigida por fatores e tem uma relação com o número de
Reynolds, variando com o regime do fluido.
3. Deve-se ter controle sobre a altura hidráulica líquida de sucção (NPSH) das bombas,
para que o sistema sempre opere com a NPSHRequerida do sistema menor que a
NPSHDisponível pelo conjunto motor-bomba-tubulação.
Considerando definições básicas de NPSH, pode-se afirmar que:
C. NPHSDisponível é característica de instalação e corresponde à pressão antes do flange
de sucção.
4. Considerando uma bomba centrífuga usada para elevação da água, em uma altura
geométrica de 10m, por meio de uma tubulação de 10cm de diâmetro, tem-se as
características da bomba (em determinada rotação constante) no gráfico abaixo:
Se a vazão de projeto for 20l/s, qual será a potência consumida por essa bomba?
A. 3,69kW.
5. O valor de NPSH representa a altura necessária, na entrada de uma máquina hidráulica,
para que não ocorra a cavitação do sistema. Resumidamente, o valor do NPHSDisponível
tem que ser maior que o valor do NPSHRequerido, para que o risco de ocorrer a cavitação
seja minimizado.
 Qual número adimensional pode ser utilizando no cálculo para obtenção do valor de
NPSHRequerido em bombas ou turbinas?
C. Número de Thoma.