Prova 1 mecânica dos fluidos 2014

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Regras Claras: Soluções quantitativas com unidades equivocadas acarretam em perda de 50% de pontos da questão. 
Procedimentos e Etapas de Cálculos “sem justificativas e fundamentação científica” e conceitual anulam a questão. Suposições 
sem escrever não terão validade. A interpretação faz parte da Questão 
 
Aluno: ________________________________________________________________________________________ 
 
Questão 1: (2,0 pontos) 
Um tanque com manômetro marca 65 kPa e foi instalado um tubo em U no meio do container até a base. 
a) Analise o sistema de armazenamento de água no tanque em uma empresa e determine a leitura no 
manômetro do mercúrio em ft no Tubo em U. 
b) Qual a única razão para o uso do tubo em U no vaso? Justifique 
 
Dados: Altura da camada de óleo 2,46 ft no tubo U manômetro; Altura da camada de água 11,6 in. Massa 
específica da água, 1003 kg/m3 e do ar 1,2 kg/m3; Peso Específico do Mercúrio 13,6 e do óleo 0,72. Logicamente 
o tubo em U tem extremidade aberta. Constante gravitacional de 10 m/s2. 
 
 
 
Questão 2: (2,0 pontos) Os fluidos são classificados como Newtonianos e Não Newtonianos definidos pela equação: 
 
 
 
Construa dois gráficos representativos das classes de fluidos: Newtonianos e os Não Newtonianos, com n > 1 e n < 1, 
dependentes do tempo e independentes do tempo, e, logicamente, escreva claramente os eixos e as variáveis 
pertinentes e o tipo de fluido. 
 
 
 
Curso: Engenharia 
Data: 23 / setembro / 2014 Disciplina: Mecânica dos Fluidos 
Professor: Luiz Chaves, MSc NOTA: 
Questão 4: (3,0 pontos) 
Uma bomba de transporte de água deverá ser projetada para gerar o escoamento do fluido em duto que apresenta o 
perfil de velocidade não linear plenamente desenvolvido descrito pela função conforme 
demonstrado na figura, na qual a velocidade é função de r com R definido como o raio máximo do duto (pipe). A 
velocidade máxima (Umax ) no duto com escoamento plenamente desenvolvido tem valor de 5 m/s para um diâmetro 
interno de 4’’ no intervalo de 100 metros de comprimento. 
 
A principal questão é determinar inicialmente a tensão cisalhante no escoamento e a força de arraste da água no 
duto para posterior cálculo da energia da bomba que será realizada pelos engenheiros na próxima etapa do projeto. 
 
Dado: viscosidade absoluta da água: 1,0 E-3 kg /(m s). 
D = 4'’ Umax = 5 m/s
Perfil de
Velocidade
 
Questão Aplicada 5: (3,0 pontos) 
Um grupo de engenheiros foi acionado para avaliar o desempenho de geração de energia do motor de combustão 
fabricado pela empresa para operar em diferentes altitudes. A finalidade é elaborar um relatório técnico de maior 
precisão para especificar a eficiência energética do motor de combustão que opera em diferentes aportes de fluxo de 
ar devido a compressibilidade do fluido. Se houver redução na massa específica de ar de até 5% o sistema de 
combustão terá redução em 15%, mas se a redução for maior que 10% haverá perda de eficiência no motor maior que 
35% de rendimento de energia mecânica o que inviabiliza o projeto da máquina. 
 
O motor de combustão direta foi projetado para operar na região de altitude de 800 metros de altura do nível do mar. 
Os testes do motor a combustão foram realizados ao nível do mar e busca-se avaliar a eficiência no processo de geração 
de energia por variação da massa específica. Calcule e verifique se o motor é viável. 
Dados do Ambiente: 
Temperatura média de testes: 18º C 
Temperatura no nível do mar: 30,0º C (inverno) 
Pressão ambiente: 14.7 psi (medidas com precisão ao longo de 10 anos). 
DADOS do ar 
 Constante real do gás Ar: Vide tabela 
 Capacidade Calorífica do Ar a pressão constante: 1.005 kJ/ (kg K) 
 Capacidade Calorífica do Ar a pressão constante: 0.0208 kJ/(mol. K) 
 Massa específica do ar @ 25º C (1,201 kg/m3) 
 Peso molecular do ar: 28,9 g / mol 
 Fator de compressibilidade do gás REAL @ 30º a 35º : 0,85 
 Fator de compressibilidade do gás REAL @ 15º a 18º : 0,80 
Valores de R Unidades Valores de R Unidades 
8.3144621×10−2 m3 bar K−1 kg-mol−1 0.7302413 ft3 atm R−1 lb-mol−1 
8.205736×10−5 m3 atm K−1 mol−1 1.31443 ft3 atm K−1 lb-mol−1 
53,3 ft lbf lbm-1 R-1 1545.34896 ft lbf R−1 lb-mol−1