ATIVIDADE 4 FENOMENOS DOS TRANSPORTES

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	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:
	 
0,21 e 0,30 m 3/s.
	Resposta Correta:
	 
0,21 e 0,30 m3/s.
	Feedback da resposta:
	Resposta correta. A alternativa está correta, 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 2
1 em 1 pontos
	
	
	
	Leia o excerto a seguir.
 
“A partir do estudo da termodinâmica, aprendemos que a energia pode ser transferida por interações de um sistema com a sua vizinhança. Essas interações são denominadas trabalho e calor. A transferência de calor pode ser definida como a energia térmica em trânsito em razão de uma diferença de temperaturas no espaço”.
 
BERGMAN, T. L.; LAVINE, A. S. Fundamentos de Transferência de Calor e de Massa . 8. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2019. p. 2.
 
A respeito da transferência de calor, analise as afirmativas a seguir e assinale V
para a(s) Verdadeira(s) e F para a(s) Falsa(s).
 
I. (   ) A condução requer um gradiente de temperatura em um fluido estacionário.
II. (  ) A convecção é a transferência de calor que ocorre entre uma superfície e um fluido em movimento quando eles estiverem a diferentes temperaturas.
III. (   ) A radiação ocorre quando um corpo emite energia na forma de ondas.
IV. (  ) Finalmente, tem-se a transferência de calor por sublimação, que é quando um fluido passa do estado sólido para o estado gasoso, por exemplo.
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta.
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
V, V, V, F.
	Resposta Correta:
	 
V, V, V, F.
	Feedback da resposta:
	Resposta correta.  A alternativa está correta. Existem três tipos de transferência de calor: a condução, que ocorre em fluidos estacionários; a convecção, que ocorre em fluidos em movimento; e a radiação, que é a emissão de calor na forma de ondas eletromagnéticas. Essa forma de transferência de calor não exige um meio fluido. Já a sublimação é uma mudança de estado e não uma forma de transferência de calor. 
	
	
	
· Pergunta 3
1 em 1 pontos
	
	
	
	A figura a seguir ilustra que existe uma enorme distância entre a equação de Euler (que admite o deslizamento nas paredes) e a equação de Navier-Stokes (que mantém a condição de não escorregamento). Na parte “(a)” da figura, mostra-se essa distância e, na parte “(b)”, a camada limite é mostrada como a ponte que veio preencher a referida distância.
 
Fonte: Çengel e Cimbala (2007, p. 445).
 
A respeito da teoria da camada limite e dessa ilustração, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) Verdadeira(s) e F para a(s) Falsa(s).
 
I. ( ) A teoria da camada limite preenche o espaço entre a equação de Euler e a equação de Navier-Stokes.
II. ( ) As regiões denominadas escoamento sem viscosidade possuem número de Reynolds muito alto.
III. ( ) Essa ilustração compara a equação de Euler e a equação de Navier-Stokes a duas montanhas.
IV. ( ) A teoria da camada limite é comparada a uma ponte que diminui o espaço entre as duas equações citadas.
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta. 
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
V, V, V, V.
	Resposta Correta:
	 
V, V, V, V.
	Feedback da resposta:
	Resposta correta. A alternativa está correta. A figura faz uma analogia entre a distância existente entre as equações de Euler e de Navier-Stokes, que foram encurtadas, como se fosse construída uma ponte entre essas montanhas. Um alto número de Reynolds mostra que um escoamento é turbulento, ou seja, as forças viscosas resultantes podem ser desprezadas quando comparadas com as forças de inércia e de pressão. Nesse sentido, enfatiza-se que a ilustração evidencia as equações de Euler e de Navier-Stokes representadas por duas montanhas e a teoria da camada limite como uma ponte encurtando a distância entre essas montanhas ou, até mesmo, como sendo um caminho de aproximação entre elas.
	
	
	
· Pergunta 4
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 5
1 em 1 pontos
	
	
	
	Leia o excerto a seguir.
 
“O poder do uso da análise dimensional e da similaridade para suplementar a análise experimental pode ser ilustrado pelo fato de que os valores reais dos parâmetros dimensionais, como densidade ou velocidade, são irrelevantes. Desde que os  ’s independentes sejam iguais entre si, a similaridade é atingida, mesmo que sejam usados fluidos diferentes”.
 
ÇENGEL, Y.; CIMBALA, J. M. Mecânica dos Fluidos : Fundamentos e Aplicações. São Paulo: Mc Graw Hill Editora, 2007. p. 242.
 
A partir do exposto, sobre a teoria da similaridade, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas.
 
I. Pode-se testar um modelo de avião ou automóvel em um túnel de água.
Pois:
II. Se os  ’s independentes obtidos no teste foram iguais entre si, o fluido não importa.
 
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, já que a água que escoa sobre o protótipo tem as mesmas propriedades adimensionais do ar, fluido da vida real do automóvel ou do avião. A asserção II também é uma proposição verdadeira e justifica a I, pois a velocidade do modelo e a do protótipo podem ser obtidas pela teoria da semelhança. Esse princípio também é válido para o modelo inverso, ou seja, podemos testar o protótipo de um submarino em um túnel de vento.
	
	
	
· Pergunta 6
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 7
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 igual no 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 8
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 9
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 10
1 em 1 pontos
	
	
	
	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.