HIDRÁULICA E HIDROMETRIA U1

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HIDRÁULICA E HIDROMETRIA U1.
ATIVIDADE DIAGNÓSTICA U1S1
1 - Osborne Reynolds é um dos principais nomes da hidrodinâmica. Ele foi o responsável pelo clássico experimento de injeção de corante no interior da corrente líquida, o qual embasou a criação do parâmetro utilizado para classificar o regime de escoamento dos fluidos; número de Reynolds.
O número de Reynolds (Re) é o parâmetro utilizado para definir em qual regime de escoamento se encontra determinada corrente de fluido; laminar, transição ou turbulento. Quais são os valores de Re para que o escoamento se enquadre em regime laminar e turbulento, respectivamente? Escolha uma:
a. Re ≥ 4000 e Re ≤ 2000.
b. Re > 2000 e Re <4000.
c. Re ≤ 2000 e Re ≥ 4000. 
d. Re ≤ 40000 e Re ≥ 20000.
e. Re ≤ 20000 e Re ≥ 40000.
2 - A classificação dos regimes de escoamento é motivada pela mudança de comportamento da corrente, sendo que o número de Reynolds se trata apenas do limite matemático consequente desses comportamentos, ou seja, esse parâmetro existe para tornar mais precisa e definida a mudança de comportamento.
Considerando que determinado escoamento se encontra no regime laminar, marque a alternativa que agrupa as características básicas deste regime.
I – Trajetória das partículas bem definidas;
II – Formação de camadas de diferentes velocidades;
III – Presença de intensa movimentação perpendicular ao sentido do escoamento;
IV – Presença de movimentos vorticosos e velocidade semelhante ao longo do perfil;
V – Movimentação suave, em geral, com líquidos de elevada viscosidade e/ou em baixas velocidades.
Escolha uma:
a. I, II e V. 
b. I, II, IV e V.
c. I, II, III, IV e V.
d. II, III e V.
e. I, II, III e V.
1 - Cada regime de escoamento possui comportamento hidrodinâmico característico, o qual deve ser levado em consideração no momento de definir as possibilidades de uso daquele escoamento. Um exemplo é possibilidade de utilizar da agitação característica do regime turbulento para dispersar alguma substância de interesse na corrente.
Em determinado trecho da tubulação de água tratada há a possibilidade de introduzir o equipamento que adicionará substância neutralizadora de pH. Você, engenheiro responsável, é consultado sobre a eficiência da dispersão da substância naquele ponto. Sabendo da importância do escoamento se encontrar em regime turbulento para que isso ocorra, você lhes aconselha a manter uma vazão mínima. Assim, qual será essa vazão mínima para que o escoamento atenda o critério, haja vista ser uma tubulação de 350 mm, escoando água (ρ - 1000 kg/m3 e μ - 10-3N.s/m²)?
Escolha uma:
a. 1,09.10-3 m³/s. 
b. 0,46 l/s.
c. 11,5 l/s.
d. 1,15.10-6 m³/s.
e. 4,62.10-3 m³/s.
ATIVIDADE APRENDIZAGEM U1S1
1 - O escoamento de fluidos no interior de tubulações possui características fluidodinâmicas condicionadas pela viscosidade e energia cinética presente neste. Isso pressupõe diferentes classificações do escoamento com respeito à forma que essas características se apresentam, como por exemplo, o regime de escoamento.
A determinação de categorias, ou melhor, regimes de escoamentos dessas correntes simplificou o domínio das características gerais destes. Os estudos determinantes para essa categorização se deram no século 19 e seus resultados perduram até os dias de hoje. Quais são os dois principais regimes de escoamento?
Escolha uma:
a. Rápido e lento.
b. Laminar e turbulento. 
c. Bidimensional e tridimensional.
d. Líquido e gasoso.
e. Rotacional e irrotacional.
2 - Um número adimensional relaciona diferentes parâmetros que influenciam determinado fenômeno. O número de Reynolds é um desses números adimensionais. Ele relaciona as forças viscosas com as forças inerciais, resultando em um valor numérico sem unidade (adimensional) que é utilizado para classificação de escoamentos.
Enunciado:Considerando a massa específica da água (ρ) de 1000 kg/m3 e viscosidade dinâmica (μ) 10-3 N.s/m2, qual será o valor do número de Reynolds e o regime que se enquadra um escoamento de água com velocidade de 1,5 m/s em uma tubulação de 10 cm de diâmetro. Escolha uma:
a. 150000 – regime turbulento 
b. 14700000 – regime turbulento
c. 147 – regime laminar
d. 14700000 – regime laminar
e. 14700 – regime turbulento
2 - A classificação dos regimes de escoamento implica no conhecimento das características básicas da corrente. Na prática, o fator utilizado para alteração deste parâmetro e consequentemente, das características fluidodinâmicas é a velocidade. Variável esta diretamente relacionada à vazão imposta à tubulação.
Para um escoamento de água (ρ - 1000 kg/m3 e μ - 10-3 N.s/m²) em tubulação de 350 mm, qual é a vazão máxima para que esse escoamento se enquadre no regime laminar e assim, mantenha as características adequadas ao uso que seu proprietário planeja para ele. Escolha uma:
a. 8 l/s.
b. 0,55 L/s. 
c. 5,8.10-3 m³/s.
d.  5,6.10-6 m³/s.
e. 0,008 m³/s.
ATIVIDADE DIAGNÓSTICA U1S2
1 - A classificação dos escoamentos em categorias (regimes) possibilita o conhecimento geral do comportamento da corrente de fluido. Como se sabe o parâmetro utilizado é o número de Reynolds, o qual relaciona as forças inerciais e viscosas do escoamento.
Com base na classificação dos escoamentos em regimes, analise as alternativas seguintes e marque aquela que descreve características do escoamento laminar. 
Escolha uma:
a. 2000 < Re > 4000 e prevalência de forças viscosas.
b. Re > 4000 e prevalência de forças inerciais.
c. 2000 < Re > 4000 ausência prevalência de uma só categoria de forças.
d. Re < 2000 e prevalência de forças viscosas. 
e. Re < 2000 e prevalência de forças inerciais.
2 - O ato de determinado fluido escoar implica no vencimento de forças de resistência. As transposições dessas forças causam dissipação de energia na forma de calor, as denominadas perdas de carga. Essas podem ser divididas em perda de carga localizada e perda de carga distribuída, dependendo de sua origem.
Analise as alternativas e assinale aquela que descreve uma categoria de perda de carga e sua correta descrição. Escolha uma:
a. Perda de carga distribuída – dissipação de energia ocorrida em curvas e válvulas.
b. Perda de carga localizada – dissipação de energia ocorrida em acessórios hidráulicos e outros acidentes internos. 
c. Perda de carga localizada – dissipação de energia causada pelo atrito do líquido com a parede da tubulação.
d. Perda de carga distribuída – perdas ocorridas nos acessórios hidráulicos.
 
e. Perda de carga distribuída – perda referente à transposição de acidentes internos à tubulação.
3 - As perdas de energia, ou seja, perdas de carga se dão no sentido do escoamento, pois se trata de dissipações de energia ocorridas durante a movimentação. As perdas de carga localizadas, diferente das perdas de carga distribuídas, acontecem de forma pontual, sempre em acidentes que interfiram na parte interna da tubulação.
Determine qual das alternativas a seguir demonstra a equação da perda de carga localizada que utiliza coeficiente de perda de carga.
Escolha uma:
a.  A = K x V²/2g
b. 
c. 
d. 
e. 
ATIVIDADE APRENDIZAGEM U1S2
1 - O regime de escoamento de determinada corrente líquida fornece as características gerais desta. Essas características determinam as forças predominantes durante o escoamento e consequentemente, a forma de se calcular as perdas de cargas.
Uma determinada tubulação conduz água tratada da estação de tratamento até o trocador de calor da indústria. O escoamento de água nas condições proporcionadas pela tubulação resulta em um regime turbulento. Analisando as alternativas seguintes, marque a alternativa que descreve o valor mínimo do número de Reynolds e a fórmula utilizada para cálculo da perda de carga distribuída.
Escolha uma:
a. 2000 e 
b. 2000 e 
c. 4000 e . 
d. 4000 e 
e. 2000 e 
2 - As perdas de cargas de determinado escoamento ocorrem pela necessidade de se transpor as forças de resistências, exercidas principalmente pelo atrito e por acidentes internos à tubulação. Elas podem ser divididasem perda de carga localizada e perda de carga distribuída.
Analise as alternativas seguintes e marque a aquela que descreve somente características da perda de carga localizada.
Escolha uma:
a. Perda de carga devido ao atrito viscoso e acessórios hidráulicos.
b. Perda de carga causada pelo atrito e válvulas de controle de vazão.
c. Perda de carga causada pelos acessórios hidráulicos instalados na tubulação. 
d. Perda de carga causada pela consideração da viscosidade.
e. Perda de carga devido ao atrito do líquido e a parede interna da tubulação linear.
3 - A perda de carga total de determinado trecho de tubulação é a soma de todas as perdas de energia presente neste. Seu valor final tem influência direta no dimensionamento de sistemas hidráulicos. Podendo contribuir para excessivos custos de instalação e manutenção destes sistemas.
Aplicando os conceitos e fórmulas de perda de carga, determine as perdas de carga totais e a representação, em porcentagem, das perdas de carga localizadas de uma tubulação com as seguintes características:
Q=12 l/s
Diâmetro= 10 cm
Comprimento= 32 m
Material= ferro fundido (ɛ= 0,0002591m)
Massa específica= 980 kg/m³
Viscosidade dinâmica da água 20°C – μ= 10-3 N.s/m²
Gravidade= 9,8 m/s²
Com uma válvula de gaveta (0,2) e um cotovelo de 90° raio longo (0,6).
Escolha uma:
a. 1,53 m/s e 2,6x10-3
b. 0,031 e 1,53 m/s
c. 1,53 m/s e 149.940
d. 1,28 m e 7,5% 
e. 1,53 m/s e 7,5%
ATIVIDADE DIAGNÓSTICA U1S3
1 - O comportamento fluidodinâmico das correntes líquidas quando em movimento no interior de tubulações pode viabilizar ou prejudicar o uso desta. Alguns escoamentos necessitam de movimentação suave para manutenção de determinado estado de seus constituintes. O escoamento de água floculada em estação de tratamento de água é um exemplo deste fato.
Com base em seus conhecimentos e no texto supracitado, marque a única alternativa verdadeira dentre as dispostas a seguir. Escolha uma:
a. O regime de escoamento laminar é o que possui maior agitação das partículas.
b. O parâmetro classificatório utilizado para determinar em qual regime o escoamento se encontra é o número de Froude.
c. O regime de escoamento turbulento possui movimentação suave e trajetórias das partículas bem definidas.
d. Os regimes de escoamento são três: laminar, permanente e turbulento.
e. O principal pesquisador da classificaç
2 - O regime de escoamento da corrente fluida influencia na dissipação de energia ocorrida durante sua movimentação. Essa redução de energia é denominada perda de carga. As perdas de carga podem ocorrer pelo atrito viscoso do líquido com a parede interna da tubulação linear e pelas perturbações pontuais ocasionadas pelos acessórios hidráulicos contidos no trecho.
Sabendo que o regime de escoamento interfere nas perdas de carga, marque a alternativa que apresenta a forma mais simplificada de obtenção do fator de atrito (f) empregado na fórmula universal de perda de carga distribuída, para um escoamento turbulento.
Escolha uma:
a. 
b. 
c. Diagrama de Moody 
d. 
e. 
3 - Um projetista deve levar em consideração todas as perdas de carga presentes no trecho da tubulação ao efetuar o dimensionamento de um sistema hidráulico. Esse fator tem muita importância na determinação da bomba e de outros equipamentos do sistema.
Com a necessidade de calcular as perdas de carga totais, somando as perdas distribuídas e localizadas, surgiu uma equação genérica que representa esse cálculo. Marque a alternativa que melhor representa a equação das perdas de carga totais.
Escolha uma:
a. 
b. 
c. 
d. 
e.  Delta HT=Delta H D+Σ Delta H L
ATIVIDADE APRENDIZAGEM U1S3
1 - O escoamento de líquidos em tubulação sob pressão possui algumas características fluidodinâmicas que estão relacionadas às características do líquido e do escoamento em si. As forças viscosas e forças cinéticas são exemplo destas características, sendo estas referentes ao líquido e ao escoamento, respectivamente.
O número de Reynolds (Re) é um número adimensional que relaciona as forças viscosas e inerciais. Adotado como parâmetro classificatório, este número é o fator utilizado para definir em qual regime de escoamento se encontra determinada corrente de líquido. Com base nisso e nas características dos escoamentos, analise as seguintes afirmações:
I – O regime laminar é objetivamente definido como escoamento de número de Re < 2000;
II – No regime laminar as partículas do líquido possuem trajetórias bem definida;
III – Entre os dois regimes de comportamento definido – laminar e turbulento – há um regime transitório;
IV – O regime turbulento possui número de Re > 2000;
V – A frente de escoamento do regime turbulento é parabólica.
Assinale a alternativa que agrupa todas as alternativas verdadeiras.
Escolha uma:
a.  I, II, III e IV.
b. Somente V.
c. I, II, III, IV e V.
d. I e II.
e. I, II e III. 
2 - O simples fato de escoar no interior de uma tubulação causa, intrinsecamente, uma redução da energia do escoamento. Esse é o princípio da perda de carga. Como se trata de um fator influenciado pelas características fluidodinâmicas, o regime do escoamento é um fator importante no momento do cálculo das perdas de carga. Principalmente pelo fato do regime de escoamento laminar haver predominância de forças viscosas e o regime turbulento, das forças inerciais.
O cálculo das perdas de carga distribuídas utiliza a mesma fórmula, apesar de diferentes formas de se obter o fator de atrito, coeficiente que transfere essa influência do regime. Com base nisso, marque a alternativa que descreve a equação do cálculo de perda de carga distribuída. Escolha uma:
a. 
b. 
c. 
d. 
Delta HD = f x L /D X V²/2g
3 - O dimensionamento de um sistema hidráulico deve contemplar as perdas de carga com a efetiva importância que lhe cabe, pois estas são responsáveis pela redução da energia disponível no líquido. Isso pode acarretar na elevação desnecessária da quantidade de energia que deverá ser transferida ao escoamento por meio de um conjunto motobomba, muita das vezes, inviabilizando o sistema.
Determine as perdas de carga totais de uma tubulação de ferro fundido (ɛ= 0,0002591m), 15 cm de diâmetro e 47 m de comprimento. Na qual há o escoamento de água (ρ= 1000 kg/m³ e μ= 10-3N.s/m²) com vazão de 18 l/s. A citada tubulação ainda possui uma válvula de gaveta (k= 0,2) e dois cotovelos de 90° raio longo (k= 0,6). Dados: gravidade= 9,8 m/s². Escolha uma:
a. 1,02 m/s.
b. 1,02 m.
c. 0,574 m. 
d. 1,5x105 m.
e. 5,75 m.
AVALIAÇÃO DA UNIDADE U1
1 - O escoamento é classificado como laminar quando as partículas movem-se ao longo de trajetórias bem definidas, em lâminas ou camadas, cada uma delas preservando sua identidade no meio. Neste tipo de escoamento, é preponderante a ação da viscosidade do fluido no sentido de amortecer a tendência de surgimento da turbulência. Em geral, este escoamento ocorre em baixas velocidades e/ou em fluidos muito viscosos (PORTO, 2006, p.3).
Analisando o texto supracitado e os conhecimentos adquiridos nesta unidade, marque a única alternativa verdadeira dentre as opções a seguir. Escolha uma:
a. O regime de escoamento laminar, em suma, representa o escoamento que líquidos com elevada velocidade média.
b. Na prática, a mudança de regime de escoamento se dá pela alteração da viscosidade do fluido.
c. O parâmetro utilizado para classificação dos regimes de escoamento é o número de Reynolds, sendo que para se enquadrar em regime laminar deve ter um valor inferior a 4000.
d. De forma resumida, o regime laminar é a categoria que reuni os escoamentos suaves, como baixas velocidades médias. 
e. O regime de escoamento laminar é o que possui maior agitação das partículas.
2 - Como na Hidráulica o líquido predominante é a água, cuja viscosidade é relativamente baixa, os escoamentos mais frequentes são classificados como turbulentos. Neste caso, as partículas do líquido movem-se em trajetórias irregulares, com movimento aleatório, produzindo uma transferência de quantidadede movimento entre regiões da massa líquida (PORTO, 2006, p.3).
Sabendo que o número de Reynolds é o parâmetro classificatório dos regimes de escoamento e o regime turbulento uma das possíveis categorias, analise as sentenças a seguir:
I – O número de Reynolds é um número adimensional que relaciona forças viscosas com forças inerciais.
II – Os valores do número de Reynolds que caracterizam o regime de escoamento turbulento são superiores a 4000.
III – Dentre as possíveis categorias de regime, o escoamento turbulento é a que possui predominância das forças inerciais.
IV – Por se tratar de um escoamento com trajetórias de partículas irregulares, ele é um regime de transição, com valores de número de Reynolds de 2000 a 4000.
V – O regime turbulento não apresenta um gradiente de velocidade muito bem definido, diferentemente do regime laminar.
Com base nestas sentenças supracitadas, marque a opção que agrupa todas as opções verdadeiras.
Escolha uma:
a. I, III e V.
b. II, III, e V.
c. I, II, III, IV e V.
d. I, II, III e IV.
e. I, II, III e V. 
3 - A aplicação da teoria de Bernoulli a dois pontos de um escoamento real, considerando a viscosidade e atrito, deve contemplar as reduções da energia presente neste líquido. Essas reduções são as chamadas perdas de carga, as quais acontecem pela necessidade de vencimento das formas de resistência.
As perdas de carga podem ser divididas em duas categorias: as perdas de carga distribuídas e perdas de carga localizadas.
Analise as sentenças seguintes e marque a alternativa que contempla todas as alternativas relacionadas à perda de carga distribuída.
I - Dissipações de energia ocorridas em acessórios pontuais;
II - Perdas de carga ocorridas ao longo dos trechos lineares de tubulação;
III - Perdas de carga referentes a qualquer equipamento que promova perturbações internas na tubulação;
IV - Perdas de carga ocorridas em trechos que não possuem acessórios hidráulicos;
V - Dissipação de energia que pode ser alterada com a retirada de equipamentos hidráulicos.
Escolha uma:
a. I, II, III, IV e V.
b. II, III, IV e V.
c. II e IV. 
d. II, IV e V.
e. I, II e III.
4 - As perdas de carga distribuídas podem ser obtidas a partir de diversas fórmulas, sendo que uma das principais é a fórmula universal . O fator de atrito (f) desta fórmula também pode ser obtido de diversas formas, porém, a mais simples delas é utilizando o diagrama de Moody.  
Moody agrupou em um mesmo diagrama o número de Reynolds -  (abscissa), rugosidade relativa -  (ordenada direita) e fator de atrito -  (ordenada esquerda). Analise as sentenças seguintes segundo a forma de utilização deste diagrama:
I - O primeiro passo é calcular  , para que possa então aplica-los no diagrama.
II - De posse da  , localizados no diagrama e traçar duas linhas que se interceptem.
III - A linha da rugosidade relativa deve acompanhar o sentido das linhas do diagrama, seguindo as mesmas inclinações.
IV - A linha do número de Reynolds deve ser uma reta perpendicular à abcissa.
V - Após a união das linhas, deve-se traçar uma reta no sentido da ordenada esquerda (fator de atrito), obtendo assim esse fator. 
Como base na forma correta de utilização do diagrama e as sentenças descritas acima, escolha a alternativa que contempla todas as verdadeiras.
Escolha uma:
a. II, III, IV e V.
b. I, II, III e V.
c. I, III, IV e V.
d. I, II, III, IV e V. 
e. I, II, III e IV.
5 - A perda de carga corresponde à parcela de energia mecânica do escoamento que é irreversivelmente convertida em energia térmica por efeito do atrito viscoso. Considera-se a perda de carga total como a soma de dois tipos diferentes de perda de carga, que são: distribuída e localizada (LIVI, 2004, p.93).
Sabendo disso, determine a perda de carga total de uma tubulação de ferro fundido (ɛ= 0,0002591m), 20 cm de diâmetro e 63 m de comprimento. Na qual há o escoamento de água (ρ= 1000 kg/m³ e μ= 10-3 N.s/m²) com vazão de 27 l/s. A citada tubulação ainda possui uma válvula de gaveta (k= 0,2).
Dados: gravidade= 9,8 m/s² ; Escolha uma:
a. 0,353 m. 
b. 0,47 cm.
c. 0,86 m/s.
d. 0,029 m.