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UNICESUMAR - CENTRO UNIVERSITÁRIO CESUMAR
PRÉ-VISUALIZAÇÃO DE QUESTÕES
QUESTÃO 01 | Anexo Código: 99144
Em um determinado processo industrial, há a necessidade do transporte da água de um local para outro, que é feito por meio de uma tubulação. A água é alimentada continuamente em um tanque fechado em que se processa a transformação
da matéria-prima, conforme mostra a figura a seguir:
Fonte: <http://www.wikiwand.com/pt/Reator_perfeitamente_agitado>. Acesso em: 20 jul. 2017. 
O Engenheiro responsável pelo processo, percebeu que a agitação do tanque não é suficiente, porque gera perdas no rendimento da reação. Como não há capital para a aquisição de um novo tanque, a solução encontrada é fazer com que a
água entre no tanque com uma maior velocidade, o que poderia auxiliar no processo de mistura. Para promover o aumento da velocidade, planeja-se diminuir o diâmetro da tubulação da entrada da água, conforme ilustrado pela figura a seguir:
Fonte: Brunetti, 2008.
Contudo, é necessário calcular previamente certos parâmetros para não gerar ainda mais prejuízos para a empresa. Os dados disponíveis são os seguintes:
- A tubulação atual (seção 1) tem um diâmetro de 10 cm.
- Há uma tubulação disponível na indústria com o diâmetro de 7 cm (seção 2) para promover a redução, suportando uma pressão máxima de 100.000 N/m2.
- Na seção 1, a velocidade é de 10 m/s e a pressão de 5 bar.
- A variação da temperatura no processo é desprezível.
- A aceleração da gravidade é 10 m/s2.
- O peso específico da água na referida condição é 10.000 N/m3.
- O escoamento da água é em regime permanente.
- A água é considerada fluido incompressível.
A partir dessas informações, responda os itens a seguir:
1) O que é regime permanente? O que é regime transiente? Utilize no máximo 450 caracteres com espaço para a resposta.
2) Qual a velocidade de saída do tubo com menor diâmetro? Detalhe os cálculos e simplificações.
3) Qual a pressão na seção 2? Forneça a pressão em bar. Detalhe todos os cálculos e considerações.
4) A nova tubulação suporta a pressão de trabalho? Justifique a ação a ser tomada.
5) Qual a interpretação física de cada um dos termos da equação de Bernoulli?
6) Quais as simplificações presentes na equação de Bernoulli?
Resposta esperada:
Gabarito 1:
O regime permanente descreve o escoamento de um fluido no qual as suas propriedades são invariáveis em cada ponto com o passar do tempo. Isso quer dizer que as propriedades do fluido podem variar de ponto a ponto, mas não há
mudança em um determinado ponto com o passar do tempo. Já o regime transiente corresponde ao escoamento de um fluido no qual suas propriedades em um dado ponto variam com o passar do tempo.
Gabarito 2:
Utilizando a equação da continuidade para regime permanente e considerando o fluido incompressível, temos que:
Gabarito 3:
Gabarito 4:
A tubulação suporta uma pressão máxima de 100.000 N/m2. Para as condições fornecidas, a pressão na seção 2 é de 341.800 N/m2. Assim, o engenheiro deve comprar uma tubulação mais resistente, com espessura mais grossa, que seja
capaz de suportar uma pressão maior.
Gabarito 5:
Cada termo da equação representa uma forma de energia. O primeiro termo representa a energia potencial (Ep), ligada ao campo gravitacional, por unidade de peso (G), o segundo termo representa a energia cinética, devido ao movimento do
fluido (Ec) por unidade de peso (G) e o terceiro termo a energia de pressão (Epr) por unidade de peso (G).
Gabarito 6:
a) O escoamento do fluido ocorre em regime permanente.
b) Não há adição nem retirada de energia ao longo do escoamento, de modo que a energia da entrada é igual à energia na saída.
c) Perdas de energia por atrito do fluido nas paredes da tubulação são consideradas desprezíveis.
d) As propriedades do fluido são constantes na seção.
e) O fluido é considerado incompressível.
f) Não há trocas de calor entre o sistema e a vizinhança.