2a aVALIAÇÃO (1)

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2ª AVALIAÇÃO
CAMADA LIMITE SOBRE 
PLACA PLANA
CONSIDERAÇÕES INICIAIS:
• FIQUE CALMO! Leia atentamente, antes de responder;
• O entendimento da questão faz parte da resolução do problema;
• Os problemas devem ser entregues com o memorial de cálculo ou memorial 
descritivo e justificativo, sob pena de invalidar a questão;
• Os valores do vento (U1 e U2), PARA CADA ALUNO, estão no quadro , a
seguir. SE O ALUNO NÃO UTILIZAR OS DADOS REFERENTES AO SEU NOME,
A SUA AVALIAÇÃO SERÁ ANULADA.
• O HORÁRIO DE POSTAGEM NO SINEF É ATÉ 11:45 HORAS. 
DECORRIDO ESSE HORÁRIO, A AVALIAÇÃO NÃO SERÁ 
VALIDADA.
NOME U1 (km/h) U2 (km/h) NOME U1 (km/h) U2 (km/h)
ANA CAROLINA SOUSA ROCHA 23,50 22,05 JOÃO VICTOR LAS CASAS MARQUES 31,60 29,66
EDGAR SCHIMITH JUNIOR 24,09 22,61 JULIO CESAR DOS REIS BATISTA 32,40 30,40
ERICKSON DENNER DA SILVA LEAL 24,69 23,17 LUILA CHISTÉ LAGE 33,20 31,51
EZEQUIEL SANTANA DE OLIVEIRA NASCIMENTO 25,31 23,75 MANOEL SILVA DE MELO ROCHA 28,19 26,45
GABRIEL DE ALMEIDA FURQUIM 25,94 24,34 MARIA CLARA NERY NARCISO 28,89 27,12
GABRIEL DUARTE GUERRA LAGE 26,59 24,95 MATHEUS FILIPE AGANETE DE SENA 29,61 27,79
HIAGO HENRIQUE DEMOSTENES ROCHA OLIVEIRA 27,25 25,58 MAURICIO CESAR VIANA DE ASSIS 30,35 28,49
HUGO CARVALHO VASCONCELOS 27,93 26,22 MIKE PASSOS DE DEUS 31,11 29,20
IOHANA COSTA DI MAGGIO E ALCANTARA 28,63 26,87 NELTON GUSTAVO GOMES SOUSA 31,89 29,93
ISABELA PERES PEREIRA CRAVO 29,35 27,54 RODRIGO PAIM COUTO 32,69 30,68
JOAO PEDRO INACIO SANTOS LOBO 30,08 28,23 VINICIUS COLEN FROEDE RESENDE 33,51 31,45
JOÃO VÍCTOR ASSUMPÇÃO REIS 30,83 28,94 WASHINGTON EDUARDO MARQUES ALMEIDA 34,34 31,94
QUESTÃO 1: Segundo o professor Alexandre Simos, da Escola Politécnica da USP “Nos últimos
anos, o Brasil expandiu muito rapidamente sua capacidade de geração de energia eólica, hoje
superior a 13 GW, cerca de 8% da capacidade total do país.... Toda essa produção é feita em
terra... principalmente concentrada no Nordeste, onde o potencial eólico é excelente”.
O referido professor atua em pesquisas sobre aumentar a capacidade de geração de energia
eólica do país, trabalhando, especificamente, em novos projetos de turbinas eólicas flutuantes
offshore (conhecida também, em inglês, como Floating Offshore Wind Turbines – FOWTs).
As FOWTs têm muitas vantagens e desvantagens. Entre as vantagens, a disponibilidade de
ventos constantes e uma velocidade adequada para a eficiência ideal das turbinas. Entre as
desvantagens estão a resposta das estruturas em ondas e vento, os altos custos de instalação,
linhas de amarração; etc.
Você faz parte da equipe que irá avaliar a possibilidade de construir um parque eólico offshore e
deseja verificar qual a altura total da estrutura que suportará as pás. Você recebeu informações
que o parque terá profundidade média de 27,1 metros (mar calmo até o assoalho oceânico),
distando em média 15 quilômetros do ponto zero admitido para início da impulsão do vento. A
altura entre a superfície superior da plataforma (onde será instalada a torre da turbina) e a
superfície do mar calmo é por volta de 3,50m. Há que se considerar, ainda, ondas que afogam a
plataforma em 1,20m. Resolva o problema para a equipe, sabendo-se que cada torre do parque
eólico irá gerar 75kW. O vento será U1. Adote massa específica do ar = 1,20 kg/m3; e
viscosidade =1,41x10-5 m2/s.
QUESTÃO 2: As pás são perfis aerodinâmicos responsáveis pela interação com o vento,
convertendo parte de sua energia cinética em trabalho mecânico. Inicialmente fabricadas em
alumínio, atualmente são fabricadas em fibras de vidro reforçadas com epóxi. Nos aerogeradores
que usam controle de velocidade por passo, a pá dispõe de rolamentos em sua base para que
possa girar, modificando assim seu ângulo de ataque.
Muitas vezes, vemos aerogeradores, cujas pás das hélices realizam movimentos circulares que,
para nós, são bem lentos. Não é bem assim. Na verdade, o mínimo de 15 rpm é o recomendado
para o giro, e a pá sofre efeitos aerodinâmicos semelhantes aos da asa de um avião ou aerofólio
de um carro de Fórmula 1. A explicação para isso é que a velocidade da ponta de qualquer pá
giratória é dada pela seguinte equação:
Sendo: Upá = Velocidade da ponta da pá,;
D = Diâmetro do rotor (2xLpá)
 = Número de rotações por minuto;
Assuma que a pá desse problema seja a mesma da questão 1 e possua uma seção retangular,
com largura de média de 3,20m e espessura uniforme de 2cm. Adote =15rpm e determine a
espessura da camada limite, a espessura de deslocamento da camada limite, a espessura da
quantidade de movimento da camada limite, a tensão de cisalhamento sobre a pá e a força de
arrasto, assumindo Upá em toda a extensão da lâmina. Adote ar= 1,20 kg/m
3; e viscosidade
=1,41x10-5 m2/s.
Upá = D 
QUESTÃO 3:Uma criança brinca em uma praia, empinando um papagaio (também chamado de 
pipa), cujo massa equivale a pesa 1 kg e tem uma área de 0,8m2 . Ao empinar a pipa, formando 
um ângulo de α=30º com a horizontal, a tensão na linha é de 30N, formando, também, um ângulo 
de β=45º com a direção do vento. Para uma velocidade do vento de U2 , determinar a força de 
arrasto. Considere o peso aplicado no centro geométrico. Para a força de arrasto, adote a área 
projetada como sendo a área de referência. Considere ar= 1,20 kg/m3; e viscosidade =1,41x10-5
m2/s.