A4 - Fenômenos de Transporte

Prévia do material em texto

Pergunta 1 
 
Leia o excerto a seguir. 
 
“A perda de carga denominada h ​L​ representa a altura adicional a qual o fluido precisa ser 
elevado por uma bomba para superar as perdas por atrito do tubo. A perda de carga é 
causada pela viscosidade e está relacionada diretamente à tensão de cisalhamento na 
parede”. 
 
ÇENGEL, Y.; CIMBALA, J. M. ​Mecânica dos Fluidos​ : Fundamentos e Aplicações. São 
Paulo: Mc Graw Hill Editora, 2007. p. 285. 
 
A partir do exposto, sobre perda de carga, analise as asserções a seguir e a relação 
proposta entre elas. 
 
I. É possível afirmar que a potência da bomba será proporcional ao comprimento do tubo e 
à viscosidade do fluido. 
Pois: 
II. Quanto maior for o comprimento da tubulação, maior será a perda de carga e, quanto 
mais viscoso for um fluido, maior também será a sua perda de carga. 
 
A seguir, assinale a alternativa correta. 
 
 
Resposta 
Selecionada: 
 ​As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é 
uma justificativa correta da I. 
Resposta Correta: ​As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma 
justificativa correta da I. 
 
Feedback 
da 
resposta: 
Resposta correta. A alternativa está correta, pois 
a asserção I é uma proposição verdadeira, já que as bombas são 
equipamentos projetados para levar um fluido de um ponto A para um ponto 
B. A potência da bomba depende da viscosidade do fluido. A asserção II 
também é uma proposição verdadeira, mas não é uma justificativa da 
asserção I, pois a potência da bomba é influenciada pela viscosidade do 
fluido e não pelo comprimento da tubulação, portanto, a perda de carga é 
causada pela viscosidade do fluido. Ela é ocasionada pela tensão de 
cisalhamento da parede. O tamanho da tubulação influenciará na tensão de 
cisalhamento que, por sua vez, será causada pela viscosidade do fluido. 
 
 
Pergunta 2 
1 em 1 pontos 
 
 Leia o excerto a seguir. 
 
“Apesar da ideia geral que está por trás dos critérios de semelhança ser clara 
(nós simplesmente igualamos os termos ​), não é sempre possível 
satisfazer todos os critérios conhecidos. Se um ou mais critérios de 
semelhança não forem satisfeitos, por exemplo, se ​, a equação 
 ​não será verdadeira. Modelos em que uma ou mais condições de 
similaridade não são satisfeitas se denominam modelos distorcidos”. 
 
MUNSON, B. R.; YOUNG, D. F.; OKIISHI, T. H. ​Fundamentos da Mecânica 
dos Fluidos​ ​. São Paulo: Edgard Blucher, 2004. p. 371-372. 
 
 
A partir do exposto, sobre modelos distorcidos, analise as asserções a seguir 
e a relação proposta entre elas. 
 
I. Os modelos distorcidos são bastante utilizados. 
Pois: 
II. É muito difícil atender a todos os critérios de semelhança, ainda mais para 
escoamentos de rios e vertedouros. 
 
A seguir, assinale a alternativa correta. 
 
 
Resposta 
Selecionada: 
 ​As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma 
justificativa correta da I. 
Resposta Correta: ​As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma 
justificativa correta da I. 
 
Feedback 
da 
resposta: 
Resposta correta. A alternativa está correta, pois 
a asserção I é uma proposição verdadeira, visto que os modelos distorcidos 
são bastante utilizados no estudo de escoamentos. A asserção II também é 
uma proposição verdadeira e justifica a I, pois, por meio do estudo de um 
escoamento distorcido, podemos obter dados para projetar o escoamento 
real. Podemos, ainda, ter números de Reynolds e de Froude em escalas, 
assim como acontece com as escalas geométricas. Esses números são 
usados para simular situações extremas, como terremotos e furacões. 
 
 
Pergunta 3 
1 em 1 pontos 
 
 Supõe-se curar (endurecer) o revestimento de uma obturação feita em um 
dente por meio da exposição dessa placa a uma lâmpada de infravermelho 
que fornece uma irradiação de 2.000 W/m​ ​2​ ​. Tal placa absorve 80% da 
irradiação proveniente da lâmpada e possui uma emissividade de 0,50. A 
temperatura da vizinhança é de 30 ºC e a tensão superficial é dada por ​ = 
5,67 x 10​ ​-8​ ​W/m​ ​2​ ​. Sabe-se que não há transferência de calor na parte 
posterior da placa e o revestimento, ou seja, nesse caso, a convecção não 
estará presente. Diante do exposto, a temperatura da placa revestida é um 
número entre: 
 
 
Resposta Selecionada: ​201 e 300ºC. 
Resposta Correta: ​201 e 300ºC. 
 
Feedback 
da 
resposta: 
Resposta correta. A alternativa está correta, pois a temperatura do 
revestimento da placa pode ser determinada ao colocarmos uma superfície 
de controle em torno da superfície exposta, ou seja, = E ​entrada​ - E ​saída​ = 0. 
A entrada de energia é devido à absorção da irradiação da lâmpada e à 
transferência líquida por radiação para a vizinhança, logo, E ​entrada​ = 80% 
de 2.000 W/m ​2​ = 1.600 W/m ​2​. Essa energia deve ser igual a ( 
). Logo 1.600 = 0,5 x 5,67 x 10 ​-8​ ( ). Dessa forma, 
temos que 564 x 10 ​8​ = . Logo T ​s 
= 504,67 K ou 231,67 ºC. 
 
 
Pergunta 4 
1 em 1 pontos 
 
 No Brasil, a construção das barragens teve ajuda dos modelos feitos em 
escalas menores para simular o que poderia acontecer durante os momentos 
críticos da construção de uma barragem, como a primeira abertura das 
comportas do vertedouro, o momento do enchimento do lago e se a 
barragem de concreto conseguiria reter o volume de água desejado. Nas 
figuras evidenciadas a seguir, observam-se um modelo e a sua construção 
real. Esses modelos sempre foram construídos com rigor técnico e são 
arduamente estudados em laboratório. 
 
 
 
Considerando o exposto, sobre teoria da semelhança, analise as afirmativas 
a seguir. 
 
I. Essa teoria surgiu devido à dificuldade de equacionamento de alguns 
escoamentos, por estes exigirem, muitas vezes, a solução de volumes 
irregulares a partir de integrais. 
II. Manter as escalas geométricas e as viscosidades facilita a análise dos 
escoamentos utilizando a teoria da semelhança. 
III. Os modelos distorcidos podem ser utilizados no estudo desses tipos de 
escoamento. 
IV. Esses modelos não podem ser utilizados no estudo das forças exercidas 
sobre prédios. 
 
Está correto o que se afirma em: 
 
 
Resposta Selecionada: ​I, II e III, 
apenas. 
Resposta Correta: ​I, II e III, apenas. 
 
Feedback 
da 
resposta: 
Resposta correta. A alternativa está correta, pois a teoria da semelhança, 
realmente, surgiu devido à dificuldade de equacionamento de alguns 
escoamentos. Muitos deles exigiam a solução de integrais triplas e o cálculo 
do volume para superfícies totalmente irregulares. Uma das vantagens da 
utilização dessa teoria consiste nos números adimensionais, como os que 
obtemos quando usamos escalas geométricas ou relações entre as 
viscosidades do modelo e do objeto que queremos construir. Justamente 
devido à dificuldade de se obter uma relação de semelhança entre todas as 
grandezas estudadas, podemos usar os modelos distorcidos. A teoria da 
semelhança, entretanto, também é empregada para estudar o efeito dos 
ventos sobre prédios ou de outras grandezas, exatamente da mesma forma 
que estudamos os escoamentos líquidos. 
 
 
Pergunta 5 
1 em 1 pontos 
 
 Leia o excerto a seguir. 
 
“A velocidade necessária no modelo também pode ser reduzida se a escala 
de comprimento não for pequena, ou seja, se o modelo for relativamente 
grande. A seção de teste para grandes modelos também é grande e isso 
provoca o aumento dos custos do túnel de vento”. 
 
MUNSON, B. R.; YOUNG, D. F.; OKIISHI, T. H. ​Fundamentos da Mecânica 
dos Fluidos​ ​. São Paulo: Edgard Blucher, 2004. p. 377. 
 
 
Considerando o exposto, sobre os parâmetros utilizados em modelos para 
estudos de escoamentos, analise as afirmativas a seguir. 
 
I. É possível utilizar o modelo para estudar as características de 
escoamentos de corpos totalmente imersos em fluidos. 
II. Nesses estudos, é necessário manter a semelhança geométrica entre o 
protótipo e o modelo. 
III. Um dos critérios utilizados é o número de Reynolds, o qual deve ser igualno modelo e no protótipo. 
IV. O número de Weber é importante para escoamentos em torno de corpos 
imersos. 
 
Está correto o que se afirma em: 
 
 
Resposta Selecionada: ​I, II e III, 
apenas. 
Resposta Correta: ​I, II e III, apenas. 
 
Feedback 
da 
resposta: 
Resposta correta. A alternativa está correta, pois o estudo adimensional e a 
teoria da semelhança podem fornecer dados para estudarmos as 
características de escoamentos em torno de corpos totalmente imersos em 
um fluido. Nesse tipo de estudo, é necessário mantermos a semelhança 
geométrica e a do número de Reynolds. O número de Weber pode ser 
desprezado, porque, nesse tipo de escoamento, os efeitos da tensão 
superficial, os quais fazem parte do cálculo do número de Weber, não são 
importantes. 
 
 
Pergunta 6 
1 em 1 pontos 
 
 Leia o excerto a seguir. 
 
“Em face da revolução da tecnologia da informação nas últimas décadas, um 
forte aumento da produtividade industrial trouxe uma melhoria na qualidade 
de vida ao redor do mundo. Muitas descobertas importantes na tecnologia da 
informação vêm sendo viabilizadas por avanços na engenharia térmica que 
garantiam o controle preciso de temperatura em sistemas abrangendo desde 
tamanhos de nanoescala, em circuitos integrados, até grandes centrais de 
dados repletas de equipamentos que dissipam calor”. 
BERGMAN, T. L.; LAVINE, A. S. ​Fundamentos de Transferência de Calor 
e de Massa​ ​. 8. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2019. p. 24. 
 
Considerando o exposto, sobre energia térmica, analise as afirmativas a 
seguir. 
 
I. Melhorias em circuitos impressos permitem que eles se tornem menores, 
mesmo dissipando mais energia térmica. 
II. Nós já atingimos o máximo da capacidade de processamento de um 
microchip por causa da capacidade térmica de dissipação de calor. 
III. Grandes equipamentos computacionais precisam de salas refrigeradas 
para garantir uma boa dissipação térmica. 
IV. A incorreta dissipação térmica de um componente pode levar à sua 
queima quando em funcionamento. 
 
Está correto o que se afirma em: 
 
 
Resposta Selecionada: ​I, III e IV, 
apenas. 
Resposta Correta: ​I, III e IV, apenas. 
 
Feedback 
da 
resposta: 
Resposta correta. A alternativa está correta, pois avanços na engenharia 
térmica permitiram melhorias em circuitos impressos, ou seja, eles são mais 
potentes, mesmo dissipando mais energia térmica. Ainda não atingimos o 
máximo da capacidade de processamento de um microchip. Isso sempre é 
possível se aumentar a capacidade de processamento. Assim, essa barreira 
ainda está longe de ser alcançada. Grandes computadores precisam de 
salas refrigeradas para garantir uma dissipação térmica eficiente. Se um 
equipamento não dissipar sua energia térmica de uma maneira eficiente, a 
sua temperatura interna irá aumentar e esse fato pode provocar a queima do 
equipamento. 
 
 
Pergunta 7 
1 em 1 pontos 
 
 Leia o excerto a seguir. 
 
“A transferência de calor por convecção pode ser classificada de acordo com 
a natureza do escoamento do fluido em convecção forçada: quando o 
escoamento é causado por meios externos e convecção natural e quando o 
escoamento é originado a partir de diferenças de massas específicas 
causadas por variações de temperatura no fluido”. 
BERGMAN, T. L.; LAVINE, A. S. ​Fundamentos de Transferência de Calor 
e de Massa​ ​. 8. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2019. p. 5. 
 
Considerando o exposto, sobre transferência de calor por convecção, analise 
as afirmativas a seguir. 
 
I. O escoamento de ar feito por um ventilador é um exemplo de convecção 
forçada. 
II. A água aquecendo no fogo é um exemplo de convecção natural. 
III. Os ventos que fazem um gerador eólico produzir energia são exemplos de 
convecção natural. 
IV. A neve caindo em um dia de muito frio é um exemplo de convecção 
natural. 
 
Está correto o que se afirma em: 
 
 
Resposta Selecionada: ​I, III e IV, 
apenas. 
Resposta Correta: ​I, III e IV, apenas. 
 
Feedback 
da 
resposta: 
Resposta correta. A alternativa está correta, pois processos envolvendo 
convecção forçada têm equipamentos envolvidos, como ventiladores e 
bombas. O fogo faz com que a convecção seja forçada. Assim, se a água se 
aquecesse, devido a uma temperatura ambiente, o processo seria natural. 
Os ventos são exemplos de convecção natural, assim como a formação da 
neve em função de baixas temperaturas. 
 
 
Pergunta 8 
1 em 1 pontos 
 
 Considere um escoamento que, antes, era utilizado com água a uma 
temperatura de 20ºC para escoar benzeno. A tubulação é horizontal, 
cilíndrica, de seção circular com o seguinte diâmetro: D = 150 mm. A água, 
nessa tubulação, escoava a uma velocidade de 3,2 m/s. Entre duas seções 
distantes uma da outra, equivalente a 20 m, a perda de pressão, quando o 
fluido era água, correspondia a 40 kPa. O benzeno será escoado a uma 
mesma temperatura a partir do mesmo conduto. Assim, objetiva-se ter a 
mesma perda de pressão entre as seções. Dados: ​= 9,8 x 10​ ​-4​ ​N.s/m 
2​ ​, ​= 6,4 x 10​ ​-4​ ​N.s/m​ ​2​ ​, ambos a 20ºC. Acerca do exposto, a 
velocidade de escoamento do benzeno será um número entre: 
 
 
 
Resposta Selecionada: ​4,1 e 5 m/s. 
Resposta Correta: ​4,1 e 5 m/s. 
 
Feedback 
da 
resposta: 
Resposta correta. A alternativa está correta, pois o problema em pauta pode 
ser resolvido utilizando a teoria da semelhança. Como a tubulação será a 
mesma, a escala que devemos utilizar é 1 : 1. A relação entre a viscosidade 
do benzeno e da água será dada por = = 0,65. Para 
mantermos a mesma pressão de 40 kPa, temos que a velocidade deverá ser 
reduzida para V ​benzeno​ = x V ​água 
= 1,54 x 3,2 = 4,93 m/s. 
 
Pergunta 9 
0 em 1 pontos 
 
 É preciso estudar o escoamento de água em uma válvula que alimenta uma 
tubulação. A válvula possui diâmetro de 305 mm. A vazão na válvula é de 1,7 
m​ ​3​ ​/s e o fluido utilizado no modelo também é água na mesma temperatura 
da que escoa no protótipo. A semelhança entre o modelo e o protótipo é 
completa e o diâmetro da seção de alimentação no modelo é igual a 38,10 
mm. Nesse sentido, a vazão de água no modelo é um número entre: 
 
 
 
Resposta Selecionada: ​0,31 e 0,40 m 
3​/s. 
Resposta Correta: ​0,21 e 0,30 
m​3​/s. 
 
Feedback 
da 
resposta: 
Sua resposta está incorreta. A alternativa está incorreta, pois, para garantir a 
semelhança entre o modelo e o protótipo, o número de Reynolds deve 
obedecer à relação Re ​m​ = Re, ou seja, = . Como os fluidos 
utilizados no protótipo e no modelo são os mesmos, temos que = . A 
vazão na válvula é dada pela fórmula Q = V . A. Então, = = 
= . Portanto: Q ​m 
= x 1,7 = 0,212 m ​3​/s. 
 
 
Pergunta 10 
0 em 1 pontos 
 
 Leia o excerto a seguir. 
 
“Os escoamentos em canais, rios, vertedouros e aqueles em torno de 
cascos de navios são bons exemplos de escoamentos em uma superfície 
livre. As forças gravitacional e de inércia são importantes nessa classe de 
problemas. Assim, o número de Froude se torna um parâmetro importante 
de semelhança”. 
 
MUNSON, B. R.; YOUNG, D. F.; OKIISHI, T. H. ​Fundamentos da 
Mecânica dos Fluidos​ ​. São Paulo: Edgard Blucher, 2004. p. 379. 
 
A respeito dos escoamentos em superfícies livre, analise as afirmativas a 
seguir e assinale ​V​ ​para a(s) Verdadeira(s) e​ ​F ​para a(s) Falsa(s). 
 
I. ( ) As variáveis geométricas são importantes nesse tipo de escoamento. 
II. ( ) O número de Reynolds é importante nesse tipo de escoamento. 
III. ( ) O modelo e o protótipo operam no mesmo campo gravitacional. 
IV. ( ) A escala de velocidade é o quadrado da escala de comprimento 
nesse tipo de estudo. 
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta. 
 
 
Resposta Selecionada: ​V, V, F, 
F. 
Resposta Correta: ​V, V, V, F. 
 
 
Feedback 
da 
resposta: 
Sua resposta está incorreta. A alternativa está incorreta, pois as variáveis 
geométricas são importantes em todos os tipos de escoamento, assim como 
o número de Reynolds. O modelo e o protótipo apresentam omesmo campo 
gravitacional, logo, podemos desprezar esse fator. Já a escala de velocidade 
é determinada pela raiz quadrada da escala do comprimento.