Trabalho de mec flu

Prévia do material em texto

Trabalho 01
Mecânica dos Fluidos I 2017
Engenharia Mecânica
Prof. Augusto Bornschlegell
Instruções:
• Realização do trabalho em grupo de até 3 pessoas.
• Ressaltar, para cada etapa do trabalho, as premissas empregadas.
• Para conservação da formatação de gráficos e texto, sugere-se que o arquivo final seja 
carregado no sistema EAD no formato pdf.
Atividade: Análise de tanques em série empregados no 
tratamento de água.
O primeiro estágio de um sistema de tratamento de água é composto por dois tanques; um tanque 
principal, cujo nível se mantém sempre constante (h1, nível A) e um tanque de sedimentação cujo 
objetivo é capturar o particulado sólido por preciptação (sedimentação). Os tanques se comunicam 
por uma comporta quadrada de comprimento L = 2 metros, representada pelo segmento BC da 
figura abaixo. A água que sai do tanque de sedimentação é descarregada para o segundo estágio do 
sistema que se encontra em nível inferior ao nível E.
Este projeto foi construído em cidade que apresenta temperatura média anual de 40 °C. As cotas h1, 
h2 e h3 são, respectivamente, de 20 m, 12 m e 10 m. Considerar a aceleração da gravidade local de 
8,5 m.s-2 e pressão atmosférica de 96,7 kPa.
A
Bα
h1
Tanque principal
Tanque de sedimentaçãoBomba
C
D
E
C
D
A
h2
h3
L
E
Com base no exposto, responda:
1) Com a comporta na posição fechada e o tanque de sedimentação vazio, encontre as relações 
abaixo, construa o seu respectivo gráfico e discuta os resultados:
(a) (1 ponto) Força hidrostática resultante Fr que atua na comporta em função do ângulo α, para 
α entre 0 e 90°.
(b) (1 ponto) Variação do posicionamento da linha de atuação de Fr em relação ao ponto C, em 
função do ângulo α, para α entre 0 e 90°.
(c) (1 ponto) Momento fletor gerado por Fr no ponto C, em função do ângulo α, para α entre 0 e 
90°.
2) Com a comporta na posição aberta, responda:
(a) (1 ponto) A água que sai do tanque principal e chega ao tanque de sedimentação pode 
transbordar pelo ponto D? Caso positivo, qual a velocidade que esta água pode atingir no 
ponto D e, na sequência da queda, no ponto E?
(b) (3 pontos) Represente com o auxílio de um gráfico de barras empilhadas (vide exemplo) a 
variação de energia do escoamento (pressão), energia cinética e potencial para nos pontos A, 
C, D e E. A energia mecânica neste caso se conserva? Existe alguma premissa que não é 
respeitada? Caso positivo, qual a sua implicação na interpretação dos resultados?
3) Para a limpeza do tanque de sedimentação, a comporta BC é fechada e uma bomba é acionada 
para drenar a água do tanque de sedimentação. A água do tanque de sedimentação é bombeada para 
o tanque principal. Considerando-se esta operação de bombeamento, pergunta-se:
(a) (1 ponto) Qual a potência mínima necessária de bombeamento, considerando-se que o 
rendimento médio das bombas disponíveis é de 70 %.
(b) (2 pontos) Apresente o gráfico de fluxo de energia mecânica desta operação (vide exemplo).
A C D E
0
20
40
60
80
100
120
Exemplo
Ep
Ec
Ee
Pontos
E
ne
rg
ia
 m
ec
ân
ic
a 
[P
a]
Exemplo 
genérico
	Instruções:
	Atividade: Análise de tanques em série empregados no tratamento de água.