Lista 1 - perda de carga

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INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS
Campus: Campinas-Swift / Jundiai
Contribuição Prof. Rogério
1ª Lista - Mecânica dos Fluidos Aplicada
Perda de Carga e Instalações
Exercício 1) Determinar a perda de carga distribuída em um escoamento de água (µ = 
0,001 Pas e ρ = 1000 kg/m3) com vazão Q = 0,02 m3/s num duto, com parede de ferro 
fundido, de seção circular com diâmetro D = 10 cm e comprimento L = 300 m.
Resposta: 23 m
Exercício 2) A água a 40°F (ρ = 62,42 lbm/ft3 e µ = 1,038x10-3 lbm/ft s) escoa através 
de um tubo horizontal com diâmetro de 0,12 in (0,01 ft) e 30 ft de comprimento 
estacionariamente a uma velocidade média de 3,0 ft/s. Determine:
a) A perda de carga;
b) A queda de pressão;
c) O requisito de potência de bombeamento para superar essa queda de pressão.
Resposta: 14,9 ft; 6,46 psi; 0,3 W
Exercício 3) A água a 60°F (ρ = 62,36 lbm/ft3 e µ = 7,536x10-4 lbm/ft s) escoa 
estacionariamente em um tudo horizontal de 2 in de diâmetro feito de aço inoxidável a 
uma vazão de 0,2 ft3/s e 200ft de comprimento. Determine:
a) A queda de pressão;
b) A perda de carga;
c) A entrada de potência de bombeamento necessária.
Resposta: 11,8 psi; 27,3 ft; 462 W
Exercício 4) O ar aquecido a 1 atm e 35°C deve ser transportado em um duto de 
plástico circular com 150 m de comprimento a uma vazão de 0,35 m3/s. Se a perda de 
carga no tubo não exceder os 20 m, determine o diâmetro mínimo do duto.
Resposta: 0,267 m
Exercício 5) O ar aquecido a 1 atm e 35°C deve ser transportado em um duto de 
plástico circular com 300 m de comprimento e diâmetro de 0,267 m. Se a perda de 
carga no tubo for de 20 m, determine a vazão.
Resposta: 0,297 m3
Exercício 6) Considere um escoamento de água com vazão de 0,02 m3/s, num duto 
horizontal de ferro galvanizado de seção transversal circular com diâmetro de 10 cm. 
O duto te comprimento de 300 m e rugosidade relativa de 0,0015. Considerando ρ = 
1000 kg/m3 e µ = 0,001 Pa s, determine a perda de carga distribuída e a 
correspondente queda de pressão no duto.
Resposta: 21 m; 206 kPa
Exercício 7) Uma bomba que recebe água a uma vazão de 0,2 m3/s deverá aumentar 
a pressão de 200 kPa para 600 kPa. Se a bomba tiver eficiência de 85%, que potência 
elétrica a bomba exigirá? A área de saída está a 20 cm acima da área de entrada. 
Considere as áreas de entrada e saída iguais.
Resposta: 94,6 kW
Exercício 8) Qual a potência requerida por uma bomba com 85% de eficiência que 
transporta 40 L/s de água, se a pressão aumenta de 200 kPa para 1200 kPa?
Resposta: 47,1 kW
Exercício 9) Uma bomba com 89% de eficiência é inserida em uma linha de diâmetro 
4 cm que transporta 40 L/s de água. Deseja-se que o aumento de pressão seja de 400 
kPa. Qual a potência necessária para essa bomba?
Resposta: 18 kW
Exercício 10) Uma bomba com 75% de eficiência entrega 0,1 m3/s de água a partir de 
um reservatório, para um dispositivo a uma elevação de 50 m acima do reservatório. A 
pressão na entrada de 8 cm de diâmetro do dispositivo é 180 kPa. Se o coeficiente de 
perda da tubulação é 5,6, qual a potência requerida pela boma?
Resposta: 240 kW
Exercício 11) Água escoa a uma vazão de 600 L/min em uma tubulação horizontal de 
4 cm de diâmetro, com uma pressão de 690 kPa. Se a pressão após um alargamento 
para 6 cm no diâmetro for 700 kPa, calcule a perda de carga no alargamento.
Resposta: 1,6 m
Exercício 12) Uma turbina, que tem 87% de eficiência, recebe 2 m3/s de água de um 
duto de 50 cm de diâmetro. A queda de pressão é de 600 kPa e a velocidade de saída 
é pequena. Qual a potência gerada pela turbina?
Resposta: 1,1 MW
Exercício 13) Água a 74°F é transportada por 1500 ft em um tubo horizontal de ferro 
forjado com vazão de 0,1 ft3/s. Calcule a queda de pressão devido a perda de carga, 
ao longo do comprimento do duto, sabendo que o mesmo tem um diâmetro de 1,5 in.
Resposta: 124 psi
Exercício 14) Uma queda de pressão de 700 kPa medida ao longo de um duto 
horizontal de ferro forjado, de 10 cm de diâmetro, com 300m de comprimento, que 
transporta óleo (densidade relativa = 0,9; viscosidade cinemática = 10-5 m2/s). Calcule 
a vazão usando o diagrama de Moody.
Resposta: 0,0355 m3/s
Exercício 15) Qual diâmetro deve ser escolhido para transportar 0,002 m3/s de água 
a 20°C ao longo de 400m, com um duto laminado, de forma que a perda de carga não 
ultrapasse 30 m?
Resposta: 4 cm
Exercício 16) Ar em condições-padrão é transportado através de 500 m em um duto 
retangular de 30 cm x 20 cm, horizontal, liso, a uma vazão de 0,24 m3/s. Calcule a 
queda de pressão.
Resposta: 393 Pa
Exercício 17) Água a 50°F sobe com uma inclinação de 30° através de um duto de 
plástico de 2½ in de diâmetro com uma vazão de 0,3 ft3/s. Calcule a variação de 
pressão ao longo de 300 ft de comprimento do duto.
Resposta: 1107 lbf/ft2
Exercício 18) Petróleo cru escoa através de um trecho horizontal de oleoduto do 
Alasca a uma taxa de 1,6 milhão de barris por dia (1 barril = 42 galões). O diâmetro 
interno do tubo é 48 in, a rugosidade do tubo é equivalente à do ferro galvanizado. A 
pressão máxima admissível é 1200 psi e a pressão mínima requerida para manter os 
gases dissolvidos em solução no petróleo cru é 50 psi. O petróleo cru tem densidade 
relativa 0,93 e sua viscosidade da temperatura de bombeamento de 140°F é µ = 
3,5x10-4 lbf s/ft2. Para estas condições, determine o espaçamento máximo possível 
entre as estações de bombeamento. Se a eficiência da bomba é de 85%, determine a 
potência que deve ser fornecida a cada estação de bombeamento.
Resposta: 120 milhas; 36800 HP