Material Complementar

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<p>MATERIAL COMPLEMENTAR</p><p>Disciplina: Fluidos e Termodinâmica</p><p>Professor: Prof. Kauê Rosalem</p><p>1 – Determinar o diâmetro de tubulações é tarefa comum de engenheiros e outros</p><p>especialistas, com os fundamentos na Física, e na Mecânica dos Fluidos e</p><p>Termodinâmica. Nessa tarefa, três situações são possíveis:</p><p>I. A tubulação não é um fator determinante no dimensionamento de bombas ou</p><p>compressores, como ocorre no escoamento por gravidade;</p><p>II. A queda de pressão na tubulação determina toda ou parte da carga de bombas</p><p>ou compressores, como na transferência de água para um reservatório superior;</p><p>III. A queda de pressão contribui para a elevação de tanques ou torres, como</p><p>ocorre na transferência de fluidos aquecidos.</p><p>Considerando as três situações mencionadas anteriormente, assinale a opção</p><p>correta:</p><p>a) Para o transporte de líquidos, deve-se escolher, em qualquer uma das situações,</p><p>sempre a tubulação de menor diâmetro, desde que não se exceda o limite de</p><p>velocidade recomendado, que é de 3,0 m/s.</p><p>b) Em todos os casos, o critério de seleção deve ter, como base, a análise</p><p>econômica, escolhendo-se o diâmetro que minimize a soma dos custos de</p><p>tubulação e de bombeamento.</p><p>c) Apesar de ser possível estimar o diâmetro da tubulação por meio de programas</p><p>de simulação, a dificuldade de correlacionar o fator de atrito com os parâmetros do</p><p>sistema de bombeamento torna imperativa a consulta ao gráfico de Moody.</p><p>d) Para a situação I, há uma decisão simples e direta quanto ao diâmetro da</p><p>tubulação, embora o cálculo exija a aplicação de método iterativo.</p><p>e) A possibilidade de cavitação na tubulação deve ser considerada em todos os</p><p>casos, uma vez que esse fenômeno pode levar ao desgaste acelerado do sistema</p><p>de bombeamento.</p><p>Resposta: D</p><p>2 – Uma bomba é um instrumento capaz de transferir a energia de uma fonte para</p><p>um líquido; assim, esse líquido pode realizar trabalho. Alguns exemplos de</p><p>aplicações: irrigação, sistemas de água gelada (ar-condicionado), saneamento,</p><p>indústrias químicas, petroquímicas, indústria açucareira, destilarias, circulação de</p><p>óleos, entre outras diversas aplicações. Uma bomba centrífuga pode operar a uma</p><p>velocidade constante e produzir vazões que vão de zero até um valor máximo,</p><p>dependo do projeto da bomba. Diversas são as variáveis que dependem da sua</p><p>capacidade, entre eles a carga total (HB), a potência (W) e o rendimento (η).</p><p>Fonte: MOREIRA, S. G. Análise de um Sistema de Bombeamento Hidráulico sob o Ponto de Vista</p><p>da Eficiência Energética. LAMOTRIZ, UFMS.</p><p>O propósito da bomba em um sistema de elevação de fluido é proporcionar-lhe a</p><p>energia para aumentar a sua energia potencial, ou seja, movimentá-lo de um nível</p><p>de energia potencial baixo para um nível de energia potencial alto. De acordo com</p><p>o esquema da figura, a seguir, a água deve ser bombeada de um reservatório para</p><p>outro, com um nível de elevação de 9 m entre as suas superfícies livres. As perdas</p><p>por atrito estão sendo desconsideradas nesse momento. A vazão volumétrica da</p><p>bomba Q é de 0,085 m3/s. Por simplificação, considera-se que o escoamento é</p><p>incompressível. A pressão sobre as superfícies livres dos reservatórios é a pressão</p><p>atmosférica, e a velocidade do fluido nas superfícies dos reservatórios é nula.</p><p>Determine a potência da bomba considerando o seu rendimento de 78%.</p><p>Considere o peso específico como sendo 10000 N/m3.</p><p>a) 49,81 kW.</p><p>b) 39,81 kW.</p><p>c) 29,81 kW.</p><p>d) 19,81 kW.</p><p>e) 9,81 kW.</p><p>Resposta: E</p><p>3 – O princípio de Bernoulli afirma que, para um fluxo sem viscosidade (fluido</p><p>ideal), um aumento na velocidade do fluido ocorre, simultaneamente, com uma</p><p>diminuição na pressão ou uma diminuição na energia potencial do fluido. Essa</p><p>equação admite, a partir de algumas hipóteses, que, para cada seção da figura a</p><p>seguir, a energia será constante.</p><p>A equação de Bernoulli é um caso particular da equação da energia aplicada ao</p><p>escoamento, onde se adota as seguintes hipóteses quanto ao escoamento:</p><p>a) Escoamento em regime permanente e incompressível de um fluido considerado</p><p>ideal; distribuição uniforme das propriedades nas seções; sem a presença de</p><p>máquina hidráulica e sem a troca de calor.</p><p>b) Escoamento em regime permanente e compressível; distribuição uniforme das</p><p>propriedades nas seções; sem a presença de máquina hidráulica e sem a troca de</p><p>calor.</p><p>c) Escoamento em regime permanente e incompressível de um fluido considerado</p><p>ideal; distribuição uniforme das propriedades nas seções; com a presença de</p><p>máquina hidráulica e sem a troca de calor.</p><p>d) Escoamento em regime permanente e compressível de um fluido considerado</p><p>real; distribuição uniforme das propriedades nas seções; com a presença de</p><p>máquina hidráulica e sem a troca de calor.</p><p>e) Escoamento em regime permanente e incompressível de um fluido considerado</p><p>real; distribuição uniforme das propriedades nas seções; com a presença de</p><p>máquina hidráulica e com a troca de calor.</p><p>Resposta: A</p><p>4 – Os projetos hidráulicos que contém os tubos, as conexões, as válvulas e as</p><p>máquinas hidráulicas (bomba ou turbina) devem ser instalados de acordo com um</p><p>projeto adequado. Para tanto, as perdas de carga são elementos decisivos no</p><p>estudo de um bom projeto. Considerando essa grandeza, são apresentadas as</p><p>proposições a seguir:</p><p>I. O aumento do diâmetro diminui a perda de carga, assim como, o aumento da</p><p>vazão aumenta a perda de carga;</p><p>II. O aumento do diâmetro aumenta a perda de carga e o aumento da vazão diminui</p><p>a perda de carga;</p><p>III. Somente a variação do diâmetro influi no aumento ou na diminuição da perda</p><p>de carga.</p><p>a) I, apenas.</p><p>b) I e II, apenas.</p><p>c) I e III, apenas.</p><p>d) II e III, apenas.</p><p>e) Todas estão corretas.</p><p>Resposta: A</p><p>5 – Considerando a equação da energia mecânica, determine a máxima potência</p><p>de geração (sem perdas de carga) que a turbina mostrada no esquema, a seguir,</p><p>poderia produzir. Considere a vazão volumétrica de água na turbina Q = 5 m3/s:</p><p>a) 4,95 MW.</p><p>b) 3,95 MW.</p><p>c) 2,95 MW.</p><p>d) 2,3 MW.</p><p>e) 1,25 MW.</p><p>Resposta: A</p>