exercicios provas parcelares 2

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Fenómenos de Transporte 
 
EXERCÍCIOS DE PROVAS DE 
AVALIAÇÃO 
(Que saíram nas 2ªs provas parcelares) 
 
 
 
 
 
 
Cursos:Engª Química; Engª Eléctrica; Engª Mecânica; Engª Civil; Engª P.I. 
Departamento de Engenharias e Tecnologias 
Professor Responsável: Sílvia Santos 
 
Fenómenos de transporte – Exercícios de provas de avaliação 
 
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1. Imagine duas placas planas e paralelas estando uma delas fixa e outra em 
movimento segundo a direcção x, como resultado de uma força constante 
aplicada segundo aquela direcção. O espaço que separa as duas placas 
está totalmente preenchido por um fluido contínuo e viscoso, que se move 
apenas como consequência da tensão de corte. O fluido é incompressível e 
Newtoniano e o sistema encontra-se em estado estacionário. Esta situação é 
vulgarmente designada por Fluxo Coette. 
 
 
 
a) Faça o balanço e apresente a expressão que descreve a lei da distribuição 
da velocidade. 
b) Em que condições se aplica a equação de Hagen-Poiseuille? 
 
2. Considere o escoamento de ar frio (=1,25 kg/m3 e =0,0177 mPa.s) numa 
conduta de ar condicionado. A secção da conduta é rectangular com 15 cm 
de altura e 40 cm de largura. Para uma velocidade média do ar de 2 m/s 
determine: 
a) O diâmetro equivalente. 
b) O regime de escoamento do fluido. 
 
3. Pela definição de coeficiente de atrito, f, demonstre que em regime laminar 
para o escoamento de um fluido incompressível num tubo e em estado 
estacionário: 
f 16 / Re 
 
4. Uma conduta destinada a transportar gasolina (=0,72 g/cm3; =0,7 cP) tem 
comprimento de 5 km e é feita de aço galvanizado (rugosidade=0,15 mm) com 
diâmetro de 6 polegadas. A linha tem 24 cotovelos padrão a 90 º, oito válvulas 
de gaveta abertas e duas válvulas de globo abertas. As restantes informações 
são apresentadas na Figura. 
Fenómenos de transporte – Exercícios de provas de avaliação 
 
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a) Para um caudal de 150 m3/h, qual será a carga de pressão (m) requerida 
ao sistema de bombagem? 
b) Qual será a potência consumida pela bomba admitindo uma eficiência de 
60%? 
 
 
 
Dados: 1”=2,54 cm; g=9,8 m/s2 
 
5. Os fluidos não Newtonianos são aqueles que não seguem a Lei de Newton da 
viscosidade. 
a) Qual o significado do sinal algébrico “menos“ na lei de Newton da 
viscosidade? 
b) Represente num gráfico tensão/deformação 4 tipos de fluidos não 
Newtonianos que conhece. 
 
6. Considere um fluxo de água a 20ºC (ρ=998 kg/m3, µ=0,001 Pa.s) através de um 
tubo recto com um caudal de 0,06 m3/h. 
a) Determine o diâmetro de tubagem ao qual ocorre a passagem de regime 
laminar para regime de transição. 
b) Compare de forma sucinta o perfil de velocidades de um fluido a circular 
em regime laminar e em regime turbulento. 
 
Fenómenos de transporte – Exercícios de provas de avaliação 
 
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7. Metanol (=0,792 g/cm3 e =0,584 mPa.s) flui de um tanque de armazenagem 
para um camião cisterna, por efeito de gravidade, de acordo com o esquema 
da Figura. Tanque e camião encontram-se abertos para a atmosfera e a 
mangueira entre o tanque e o camião tem 20 m de comprimento, 3 cm de 
diâmetro e 0,03 mm de rugosidade. Desprezando os efeitos de perda de carga 
nos acessórios da tubagem, determine qual o desnível h para manter um caudal 
de descarga de 2,5 L/s. 
 
Dados: g=9,8 m/s2 
 
8. Para fluxo de água a 20ºC (ρ=998 kg/m3, µ=0,001 Pa.s) através de um tubo 
recto a 0,06 m3/h, determine o diâmetro de tubagem ao qual ocorre a 
passagem de regime laminar para regime de transição. 
9. Os fluidos pseudoplásticos e os fluidos dilantantes, em termos classificação 
quanto à tensão de corte, seguem a lei da potência . 
a) Represente num gráfico tensão/deformação estes dois tipos de fluidos não 
Newtonianos. 
b) Os fluidos não Newtonianos podem ser classificados em relação ao 
tempo. Em que consiste esta classificação? 
c) Sabendo que, para qualquer fluido, Newtoniano ou não, a escoar num 
tubo cilíndrico, sujeito a um gradiente de pressão, a tensão de corte é 
dada por: 
 
 
, determine o perfil de velocidades. 
10. Defina perfil de velocidades para os regimes de escoamento laminar e 
turbulento. 
11. A distinção entre fluxo laminar e turbulento é particularmente importante para 
escoamento dentro de condutas e pode ser facilmente entendido graças à 
Fenómenos de transporte – Exercícios de provas de avaliação 
 
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experiência de Osborne Reynolds (1883). Descreva em que consiste essa 
experiência e quais os parâmetros que influenciam a transição de fluxo laminar 
para fluxo turbulento. 
 
12. Metanol flui de um tanque de armazenagem para um camião-cisterna, por 
efeito da gravidade, de acordo com o esquema da Figura. A mangueira entre o 
tanque e o camião tem 20 m de comprimento, 3 cm de diâmetro e 0,03 mm de 
rugosidade. Tanque e camião encontram-se abertos para a atmosfera, sendo o 
desnível de 9,5 m. Qual será o caudal de metanol, admitindo nº de Re = 1,4×105 e 
desprezando os efeitos de perda de carga nos acessórios de tubagem e 
admitindo que as variações temporais no desnível são desprezáveis? (Dados: 
g=9,8 m/s2) 
 
 
 
 
 
 
 
 
9,5 m