AV2 ONLINE - Mecânica dos Fluídos

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Um tipo de medidor de velocidade e vazão de fluidos muito utilizado é o medidor por obstrução chamado de placa-orifício. As configurações comuns deste tipo de medidor estão ilustradas na figura anexa. Com base nas características do medidor placa-orifício, analise as sentenças a seguir:
I- O medidor do tipo placa-orifício mede de forma indireta a velocidade do fluido a partir da restrição na tubulação do escoamento que causa uma perda de carga.
II- A perda de carga que o fluido sofre ao passar pela constrição do orifício é manifestada por uma redução de sua pressão.
III- A redução da pressão do fluido ao passar pela constrição da placa é devido a sua redução de velocidade neste ponto.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
Somente a sentença I está correta.
Somente a sentença III está correta.
As sentenças I e II estão corretas. (CORRETA)
As sentenças I e III estão corretas.
A instalação correta de um sistema hidráulico e da bomba centrífuga previne a ocorrência de fenômenos indesejáveis durante o escoamento de líquidos, tais como a cavitação e os golpes de aríete. Considere dois sistemas para recalque de água, com a mesma vazão de operação, ilustrados na figura anexa. Ambos contêm tubulações de mesmo material e diâmetro, além de perdas de carga na sucção e recalque semelhantes. Com base nos dois sistemas apresentados, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
( ) Nas condições propostas, a bomba adequada para o sistema 2 deverá ter uma potência instalada maior do que a bomba do sistema 1.
( ) O sistema 2 apresenta a bomba centrífuga "afogada", ou seja, com altura de sucção negativa, considerando o nível da bomba como ponto horizontal de referência (h=0).
( ) Nas condições propostas, o sistema 1 terá uma carga hidráulica da bomba (altura manométrica total do sistema) maior do que a bomba do sistema 2.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
V - F - V.
F - V - F.
V - V - F.
F - F - V. (CORRETA)
Uma tubulação de aço para condução de água (peso específico igual a 9790 N/m³) é constituída por um trecho totalmente horizontal, sem acessórios, de comprimento igual a 2800 m e diâmetro interno de 250 mm. A vazão do escoamento é de 150 m³/h. O fator de atrito de Darcy da tubulação pode ser considerado fD = 0,016. Adote g=9,81 m/s². Calcule a perda de carga total aproximada, em "metros", pela tub
ulação e utilize a equação de Bernoulli para determinar a queda de pressão aproximada (P1-P2) ao longo do comprimento desta tubulação e, em seguida, assinale a alternativa CORRETA:
Perda de carga = 0,41 m. P1-P2= 4013,9 Pa.
Perda de carga = 85,28 m. P1-P2= 834891,2 Pa.
Perda de carga = 6,57 m. P1-P2= 64320,3 Pa. (CORRETA)
Perda de carga = 0,0658 m. P1-P2= 644,182 Pa.
A força de flutuação ou empuxo, que também é conhecida como Princípio de Arquimedes, é a força exercida por um fluido sobre um objeto submerso ou flutuante, apresentando direção vertical e sentido para cima. Com base neste conceito, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
( ) O peso de um sólido totalmente imerso no líquido é definido como peso real.
( ) O peso aparente de um sólido é menor do que seu peso real.
( ) A diferença entre o peso real e o peso aparente de um sólido é equivalente à força empuxo exercida pelo líquido.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
F - F - V.
V - V - F.
V - F - F.
F - V - V. (CORRETA)
No escoamento de líquidos pode ocorrer a redução da pressão local na linha de sucção ou dentro da bomba centrífuga. Se a pressão na sucção reduzir a um valor abaixo da pressão de vapor (saturação) do líquido na dada temperatura, o líquido ferve e forma as bolhas de cavitação nestes locais. Estas bolhas sofrem colapso (implosão) quando atingem regiões de pressões maiores dentro da bomba, o que prejudica a operação do sistema e danifica a bomba. Com relação aos parâmetros hidráulicos utilizados nos cálculos que envolvem o fenômeno de cavitação do líquido, assinale a alternativa INCORRETA:
O NPSH disponível é a carga hidráulica líquida positiva de sucção do sistema de escoamento.
O NPSH requerido é um parâmetro hidráulico de desempenho da bomba fornecido pelo fabricante.
Para não ocorrer a cavitação do líquido, o valor do NPSH requerido pela bomba deve ser maior do que o valor do NPSH disponível pelo sistema. (CORRETA)
Para garantir que a cavitação do líquido não ocorra, é necessário garantir que a pressão local dentro da bomba permaneça acima da pressão de vapor do líquido na sua temperatura.
Vários tipos de dispositivos podem ser aplicados para medição de velocidade e vazão do escoamento de um fluido de acordo com a necessidade específica. Com base nos conceitos aplicados à medição de vazão, assinale a alternativa INCORRETA:
Geralmente, a vazão é definida como a quantidade volumétrica ou mássica de um fluido que escoa através de uma seção de tubulação ou canal por unidade de tempo.
Estão disponíveis no mercado diversas tecnologias de medição de vazão cada uma com sua aplicação adequada conforme os requisitos impostos pelo processo.
Os rotâmetros ou medidores de flutuação são classificados como medidores de vazão de área constante e podem ser instalados na posição horizontal e vertical, sem afetar a leitura direta da vazão pelo flutuador. (CORRETA)
Nas operações industriais, é muito importante efetuar a medição e o controle da quantidade de fluxo de líquidos, gases e até sólidos granulados.
A bomba "C" descarrega água em "B" a uma vazão de 1680 L/min, conforme imagem anexa. Se a tubulação de recalque (após a bomba) tem diâmetro interno de 60 mm e a mangueira de sucção em "A" (antes da bomba) tem diâmetro interno de 65 mm, calcule a potência instalada (total) da bomba, considerando sua eficiência igual a 63%. Suponha que as perdas de carga totais no sistema de tubulação sejam calculadas como duas vezes a energia cinética de recalque do fluido. Adote g=9,81 m/s² e densidade da água igual a 1000 kg/m³.
Hipóteses simplificadoras:
- Os reservatórios na sucção e no recalque estão abertos à pressão atmosférica.
- Os reservatórios são de grandes dimensões, portanto a velocidade do líquido na superfície livre dos reservatórios é praticamente nula.
Assinale a alternativa CORRETA:
22,44 kW.
36,21 kW.
19,62 kW. (CORRETA)
41,08 kW.
Para a instalação correta de um sistema hidráulico e seleção da bomba centrífuga adequada é necessário avaliar alguns parâmetros hidráulicos. Considere o sistema para recalque de água, com vazão de operação constante, ilustrado na figura anexa. Calcule a carga hidráulica necessária da bomba (altura manométrica total) para o sistema com perdas de carga na sucção equivalentes a 0,5 m e perdas de carga na descarga equivalentes a 4 m. Adote o nível da bomba como ponto horizontal de referência.
Hipóteses simplificadoras:
- Os tanques na sucção e no recalque estão abertos à pressão atmosférica.
- Os tanques são de grandes dimensões, portanto a velocidade do líquido na superfície livre dos tanques é praticamente nula.
Assinale a alternativa CORRETA:
H bomba = 49,8 m.
H bomba = 51,7 m.
H bomba = 29,5 m. (CORRETA)
H bomba = 12,6 m.
A reologia estuda o comportamento de fluidos com base na taxa de deformação ou taxa de cisalhamento causada por uma tensão de cisalhamento aplicada. Com base no comportamento reológico de fluidos Newtonianos e não Newtonianos, indicado nos gráficos, de acordo com a classificação do fluido, associe os itens, utilizando o código a seguir:
I - II - III.
II - I - III.
III - II - I.
III - I - II. (CORRETA)
Os fluidos não newtonianos possuem destaque em diversas aplicações para a indústria do petróleo, por exemplo, no uso de fluidos de perfuração e de completação. A Figura 1 apresenta o comportamento reológico de várias classes de fluidos, newtonianos e não newtonianos. Um determinado fluido tem seu comportamento reológico descrito na Figura 2. Analise o gráfico da Figura 2, que mostra o comportamento da tensão cisalhante em função da taxa dedeformação e assinale a alternativa CORRETA que apresenta a classificação deste fluido:
Fluido Dilatante.
Fluido de Herschel-Bulkley. (CORRETO)
Fluido pseudoplástico.
Fluido de Bingham.
Os problemas práticos de Engenharia, envolvendo escoamento de fluidos que demandam o uso do diagrama de Moody ou equações empíricas para cálculo do fator de atrito de Darcy (fD), podem ser classificados de acordo com os parâmetros conhecidos e os parâmetros que necessitam de cálculo. Com base nos problemas típicos de dimensionamento na mecânica dos fluidos, avalie as asserções a seguir e a relação proposta entre elas:
I- Nos problemas em que o diâmetro de tubulação ou a velocidade de escoamento são desconhecidos, os cálculos para determinação dos parâmetros hidráulicos necessários para o dimensionamento do sistema são mais complexos.
PORQUE
II- Geralmente estes tipos de problemas exigem cálculos iterativos a partir de estimativas iniciais de parâmetros, tais como fator de atrito e diâmetro de tubulação, para assim efetuar a resolução dos sistemas de equações.
Assinale a alternativa CORRETA:
As asserções I e II são proposições verdadeiras e a asserção II é uma justificativa correta da asserção I. (CORRETA)
A asserção I é uma proposição verdadeira e a asserção II é uma proposição falsa.
A asserção I é uma proposição falsa e a asserção II é uma proposição verdadeira.
As asserções I e II são proposições falsas e a asserção II não é uma justificativa correta da asserção I.
A força de flutuação ou empuxo, que também é conhecida como Princípio de Arquimedes, é a força exercida por um fluido sobre um objeto submerso ou flutuante, apresentando direção vertical e sentido para cima. Com base neste conceito, assinale a alternativa CORRETA:
Se um corpo tem a massa específica menor do que a massa específica do fluido, o corpo flutuará. (CORRETO)
Se um corpo tem a massa específica maior do que a massa específica do fluido, o corpo flutuará.
Se um corpo tem a massa específica maior do que a massa específica do fluido, o corpo ficará suspenso (neutralmente flutuante).
Se um corpo tem a massa específica menor do que a massa específica do fluido, o corpo afundará.
O piezômetro ou tubo piezométrico consiste apenas em um tubo vertical conectado a um recipiente ou tubulação que encerra um fluido na qual se deseja medir a pressão com sua extremidade superior aberta a pressão atmosférica, conforme ilustra a figura a seguir. Com base nas características deste dispositivo de medição de pressão de fluido, assinale a alternativa CORRETA:
O piezômetro pode ser aplicado para medir a pressão do escoamento de gases.
O piezômetro pode ser aplicado em situações nas quais a pressão manométrica de um líquido em um escoamento é menor do que a pressão atmosférica.
No piezômetro conectado a uma tubulação, o líquido que escoa se eleva no tubo piezométrico até uma altura de coluna (carga) proporcional à pressão sendo medida. (CORRETO)
Quanto maior a pressão manométrica do fluido, menor será a altura necessária para o tubo piezométrico.
Dióxido de carbono a 20 ºC escoa por uma tubulação a uma vazão em peso de 1,38N/min. Determine qual é a vazão mássica aproximada do escoamento, em kg/h, para o escoamento do gás. Adote g=10 m/s². O gás (CO2) tem densidade de 1,88kg/m³. Assinale a alternativa CORRETA:
0,138 kg/h.
8,272 kg/h. (CORRETO)
0,073 kg/h.
4,4 kg/h.
O cálculo da vazão volumétrica do escoamento é um dos parâmetros hidráulicos necessários para o correto dimensionamento e seleção de uma bomba hidráulica. Considere que o óleo escoa por uma tubulação horizontal de diâmetro constante, conforme ilustra a figura anexa. Devido à alta viscosidade do óleo, o escoamento é laminar. Nas condições propostas, calcule a vazão do escoamento do óleo, em "m³/h" para um regime laminar (Re = 2100) e assinale a alternativa CORRETA:
Q = 8,314 m³/h.
Q = 9,652 m³/h.
Q = 10,025 m³/h.
Q = 4,212 m³/h. (CORRETO)
No projeto de uma instalação industrial de sucos clarificados de frutas, foi calculada a necessidade de 25 m de carga hidráulica de pressão da bomba para o transporte de 40 m³/h deste fluido. A figura anexa apresenta a curva característica de um modelo de bomba centrífuga a 50 Hz, com informações da potência da bomba e diâmetro de rotor em função da vazão da bomba. Com base nas informações apresentadas, execute a leitura dos parâmetros hidráulicos do escoamento na curva característica, defina a potência da bomba para o processo apresentado, considerando que o rotor da bomba deve ter 165 mm, e assinale a alternativa CORRETA:
A bomba adequada deve ter potência de 5,5 kW. (CORRETO)
A bomba adequada deve ter potência de 6,0 kW.
A bomba adequada deve ter potência de 4,5 kW.
A bomba adequada deve ter potência de 5,0 kW.
No escoamento de líquidos pode ocorrer a redução da pressão local na linha de sucção ou dentro da bomba centrífuga. Se a pressão na sucção reduzir a um valor abaixo da pressão de vapor (saturação) do líquido na dada temperatura, o líquido ferve e forma as bolhas de cavitação nestes locais. Estas bolhas sofrem colapso (implosão) quando atingem regiões de pressões maiores dentro da bomba, o que prejudica a operação do sistema e danifica a bomba. Com relação aos parâmetros hidráulicos utilizados nos cálculos que envolvem o fenômeno de cavitação do líquido, assinale a alternativa CORRETA:
O NPSH disponível é a carga hidráulica líquida relacionada apenas à potência da bomba centrífuga.
Para não ocorrer a cavitação do líquido, o valor do NPSH requerido da bomba deve ser maior do que o valor do NPSH disponível do sistema.
Para garantir que a cavitação do líquido não ocorra, é necessário garantir que a pressão local dentro da bomba permaneça acima da pressão de vapor do líquido na sua temperatura. (CORRETO)
O NPSH requerido é um parâmetro hidráulico relacionado apenas à carga hidráulica líquida de sucção do sistema de escoamento.
Em um escoamento de fluido incompressível, em regime permanente, a descarga (em volume) é a mesma em todas as seções transversais em qualquer instante de tempo. Com base nos princípios do balanço de massa e equação da continuidade para escoamentos, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
( ) No caso de um fluido compressível, a sua massa específica não varia ao longo do escoamento e nem com o decorrer do tempo.
( ) A equação da continuidade é uma lei física baseada no princípio de conservação da massa, aplicada ao escoamento de fluidos.
( ) A taxa de variação de massa de um fluido ao longo do tempo (dm/dt) em uma tubulação em função do escoamento é a diferença entre a vazão mássica de entrada e a vazão mássica de saída no mesmo instante de tempo.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
V - F - F.
V - F - V.
F - V - V. (CORRETO)
F - V - F.
Vários tipos de dispositivos podem ser aplicados para medição de velocidade e vazão do escoamento de um fluido de acordo com a necessidade específica. A figura anexa ilustra dois tipos de medidores de vazão: o rotâmetro com flutuador (imagem superior) e o rotâmetro com mola oposta (imagem inferior). Com base nos conceitos aplicados à medição de vazão, assinale a alternativa CORRETA:
Os rotâmetros com flutuador podem ser aplicados na medição de vazão do escoamento de fluidos opacos e sujos que impedem a visão do flutuador.
Os rotâmetros de mola oposta devem ser instalados somente na posição vertical.
Os rotâmetros ou medidores de flutuação são classificados como medidores de vazão de área variável. (CORRETO)
Geralmente, a vazão volumétrica é definida como a quantidade em massa de um fluido que escoa através de uma seção de tubulação ou canal por unidade de tempo.
Uma válvula de um sistema de tubulação causa uma perda de carga de 3,1 m. Se a velocidade do escoamento é de 6 m/s, analise as sentenças a seguir:
I- Nas condições do escoamento, o valor do coeficiente de perda de carga deste acessório (k) está entre 1,69 e 1,72.
II- A velocidade do escoamento não influencia no valor da perda de carga localizada (hs).
III- O valor da constante característicade perda de carga (k) das válvulas e acessórios de tubulação são iguais para todos os acessórios e dependem apenas da vazão do escoamento.
Assinale a alternativa CORRETA:
Somente a sentença III está correta.
As sentenças I e II estão corretas.
Somente a sentença I está correta. (CORRETO)
As sentenças II e III estão corretas.