Lista de Exercícios - Balanço de energia

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Lista 4 de exercícios complementares 
Fenômenos de transporte 4 
Exercícios sobre balanço de energia (“conservação da 
energia”) 
DICA: Observe que o balanço de massa é frequentemente 
utilizado em conjunto com o balanço de energia, como 
suporte para, por exemplo, relacionar vazões e velocidades. 
Exercícios do livro Potter & Wiggert, 2004 (Mecânica dos 
fluídos, editora Thomson). 
- Equação da energia: 4.66; 4.65; 4.64; 4.67; 4.69; 4.70; 4.71; 
4.72; 4.73 (observe que podemos usar o manômetro no dispositivo 
indicado, conhecido como Venturi, para medirmos a vazão que passa 
em uma tubulação). 
Demais exercícios selecionados 
 
1 – O tanque mostrado na figura que segue lança água a 7 m de 
distância. Se as perdas por atrito e a resistência do ar são 
desprezíveis, calcular o nível de água dentro do tanque. Lembrar que 
o espaço vertical percorrido por um corpo em queda livre é dado 
por: y = y0 – uy0t - gt
2/2 
 
 
 
2 – Água está sendo drenada de um tanque cilíndrico, aberto, de 3 m 
de diâmetro por uma mangueira de 2 cm de diâmetro de acordo com 
a figura que segue. Calcular o tempo necessário para que toda a água 
escoe, desprezando-se as perdas por atrito e o volume da mangueira. 
É possível diminuir esse tempo? Explique. 
 
 
3 - A bomba mostrada na figura que segue opera com 85% de 
eficiência. Se a diferença de pressão entre a descarga e a sucção da 
bomba é de 800 kPa, calcule sua potência. 
 
 
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4 – Uma turbina com eficiência de 87%, recebe 2 m3/s de água de 
uma tubulação de 50 cm de diâmetro. A queda de pressão é de 600 
kPa. Qual a potência da turbina? e a velocidade na saída da turbina é 
desprezível. 
 
5 – Água escoa a partir de um reservatório de grandes dimensões (da 
esquerda para a direita) no circuito hidráulico apresentado na figura 
abaixo. A velocidade de saída do sistema (depois do manômetro) é 
de 9m/s e o diâmetro da tubulação ali é 15cm. 
(a) Como estimativa inicial, despreze todas as perdas de energia 
mecânica por atrito e avalie a potência da máquina hidráulica. 
(b) Avalie se a máquina hidráulica em questão é uma máquina 
geratriz ou motriz (bomba). 
 
 
 
6 – Para se bombear água de um lago à uma caixa d’água conforme 
a figura que segue, à vazão de 400 kg/min, utiliza-se uma bomba de 
4 HP com 90% de eficiência. Calcular a potência requerida (em HP) 
para se dobrar a vazão, sabendo-se que a perda de carga na tubulação 
é calculada pela equação: hL = C0V
2L/g, sendo C0 uma constante que 
depende do tipo de tubo (em m-1), V2 a velocidade média do fluído 
na tubulação e L o comprimento percorrido no sistema de tubulações 
(em m). Considerar níveis constantes nos reservatórios e que o 
diâmetro de toda a tubulação (seja na sucção ou recalque) é 10 cm. 
Além disso, para resolução, despreze a perda de carga em acidentes 
(perdas singulares). Dado: ρ=103 kg/m3, g=9,8 m/s2, 1HP=745 
watts.