BGEM_240926_085236 (1)

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE 
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA 
 
MECÂNICA DOS FLUIDOS – EQUI0094 
Professora: Luanda Gimeno Marques 
 
4a Lista de Exercícios - Balanço Global de Energia Mecânica (BGEM) 
 
 
1. O tanque mostrado na figura que segue lança água a 7 m de distância. Se 
as perdas por atrito e a resistência do ar são desprezíveis, calcular o nível 
de água dentro do tanque. Lembrar que o espaço vertical percorrido por um 
corpo em queda livre é dado por: y = y0 – uy0t - gt2/2 
 
 Resp.: 1,23 m 
 
 
2. Água está sendo drenada de um tanque cilíndrico, aberto, de 3 m de 
diâmetro por uma mangueira de 2 cm de diâmetro de acordo com afigura 
que segue. Calcular o tempo necessário para que toda a água escoe, 
desprezando-se as perdas por atrito e o volume da mangueira. É possível 
diminuir esse tempo? Explique. 
 
 Resp.: 3,1 h 
 
3. Calcule a pressão P1 necessária para manter uma vazão volumétrica de 
água de 0,08 m3/s na tubulação de 6 cm de diâmetro. Suponha que a perda 
de carga (wf em m2/s2) para a contração de 6 para 2 cm pode ser calculada 
pela equação: 
wf = KV2/2, onde K (coeficiente de perda de carga), baseado na tubulação 
de maior diâmetro, é igual a 0,2. 
 
Resp.: 3,21x107 Pa 
 
4. Para se bombear água de um lago à uma caixa d’água conforme a figura 
que segue, à vazão de 400 kg/min, utiliza-se uma bomba de 4 HP 90% 
eficiente. Calcular a potência requerida (em HP) para se dobrar a vazão, 
sabendo-se que a perda de carga na tubulação (wf em m2/s2) é calculada 
pela equação: wf = C0ub
2L, sendo C0 uma constante que depende do tipo 
de tubo (em m-1) e L o comprimento da tubulação (em m). Considerar níveis 
constantes nos reservatórios e eficiência da nova bomba igual a 0,9 (90%). 
Dados: d=10 cm, =103 kg/m3, g=9,8 m/s2, 1HP=745 watts 
 
 Resp.: 12,2 HP 
 
 
5. Calcular a diferença de altura entre a bomba e a tomada de pressão na 
tubulação de descarga. DADOS: (H2O)=1 g/cm3, (Hg)=13,6 g/cm3, 
w=6 kg/s, 
wf=200 m2/s2, P=1 kgf/cm2, h1=2 m, D1=0,2 m, h2=0,1 
m, D2=0,1 m, SW =5 HP, g=9,81 m/s2, 1 HP= 745 watts 
 
 Resp.: 29,5 m 
 
6. A bomba mostrada na figura que segue opera com 85% de eficiência. Se a 
diferença de pressão entre a descarga e a sucção da bomba é de 800 kPa, 
calcule sua potência ( SW ). 
 
 
 Resp.: 4,0 HP 
 
7. Uma solução diluída, a 21C, é adicionada a um tanque bem agitado com 
uma vazão de 81, 7 kg/h. Uma serpentina de aquecimento tendo uma área 
de 0,93 m2 é percorrida por vapor a 150C e está localizada no interior do 
tanque. Uma vazão mássica de 54,5 kg/h de líquido aquecido deixa o tanque 
à temperatura da solução do interior do tanque, que é mantida constante por 
agitação. No início da operação existem 230 kg de solução a 38C no interior 
do tanque. Calcular a temperatura de saída, após 1 h de aquecimento. 
Empiricamente, sabe-se que o fluxo de calor para o líquido é proporcional à 
diferença de temperatura entre o vapor e a temperatura do líquido no tanque: 
( )TTU
A
q
s −= , onde U é a constante de proporcionalidade, chamada de 
coeficiente global de transporte de calor. Esta quantidade é, em geral, uma 
função das propriedades dos dois fluidos envolvidos, do escoamento, da 
forma e do material da serpentina. Para este projeto U = 340 kcal/m2.h. C. 
Despreze o trabalho do agitador. 
 
 Resp.: 106,8°C