Hidráulica geral

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Hidráulica geral 
Estudo dos Escoamentos de Fluidos em Condutos Forçados e Livres
1) Um conduto cilíndrico interliga dois tanques de cerveja artesanal a uma velocidade constante e com diferença de 10 metros entre suas cotas. O fluido dentro dos tanques é mantido a uma pressão de 101.325 Pa e ocupa 95% da área do conduto quando transportado. Defina que tipo de escoamento ocorre nesse conduto e quais são os principais parâmetros que devem ser levados em consideração em seu cálculo de dimensionamento ou verificação.
e) Ocorre escoamento à superfície livre, pois 101.325 Pa é o valor médio da pressão atmosférica, além disso o conduto não está completamente preenchido pelo fluido. Os principais parâmetros para cálculo do conduto são a vazão que se deseja escoar e a diferença de cota entre os tanques.
2) Para um conduto cilíndrico de raio R, calcular a área molhada, o perímetro molhado e o raio hidráulico em duas situações: (1) conduto completamente cheio de água e (2) conduto 50% preenchido. Identificar o escoamento que ocorre em cada uma das situações e qual escoamento é mais influenciado pelas paredes do contorno sólido.
b) A1 = πR2; PM1 = 2πR, RH1 = R/2, escoamento em conduto forçado
   A2 = (πR2)/2; PM2 = πR, RH2 = R/2, escoamento à superfície lívre.
Ambos os escoamentos possuem a mesma influência, pois o valor de RH é igual nos dois casos.
3) O tanque tem uma entrada e uma saída de água. Determine a altura H do tanque em função da área A, velocidade de entrada V1 em um bocal com diâmetro d1 e velocidade de saída V2 em um bocal com diâmetro d2, após um intervalo de tempo t, sendo que o tanque se encontrava vazio. Determine também o tempo de enchimento do tanque conforme os dados:
H = 10m; A = 2,5m2 V1 = 0,7m/s; d1 = 20cm; V2 = 3m/s; d2 =15 cm.
c) H = (V2d22 – V1d12)tπ/4A 806 segundos.
4) De uma grande barragem, parte uma canalização de 250mm de diâmetro, de onde a água passa para a atmosfera sob a forma de jato. A vazão deste jato é 360L/s. Calcular a velocidade Vj do jato e a altura (H) na barragem. Considere que não há perda de energia no processo e que a velocidade de decaimento do nível da barragem é nula.
a) Vj = 7,33m/s e H =2,74m.
5) Uma tubulação vertical de 200mm de diâmetro apresenta, em um pequeno trecho, uma seção contraída de 100mm, onde a pressão é de 1 atm. A 4 metros acima desse ponto, a pressão eleva-se para 18mca. Calcular a velocidade e a vazão no trecho de diâmetro 200mm. Considerar escoamento permanente e sem perda de energia.
a) V = 3,91m/s e Q = 0,12m3/s.
Camada-Limite em Escoamento Laminar e Turbulento
1) Qual opção define melhor a diferença entre escoamento laminar e turbulento?
d)O escoamento turbulento é errático, com a velocidade das partículas variando até 20% da velocidade média e se movimentando tridimensionalmente de forma sobreposta ao fluxo da corrente, ao passo que o escoamento laminar se desenvolve em uma trajetória bem definida.
2) Qual é a faixa de classificação do escoamento por meio do número de Reynolds?
)Existem faixas de trabalho, no entorno de 2.100, o escoamento tende a ser laminar quanto menor for o R. A partir de 4.500, o escoamento tende a ser turbulento, quanto maior for o R, mas essa medida não é absoluta, outros fatores externos também influenciam no regime do escoamento.
3) Qual é o nº de Reynolds de um fluido com as seguintes características, o escoamento tende a ser laminar ou turbulento? Diâmetro = 75 cm; Velocidade = 1,5 m/s; Viscosidade cinemática = 1,61 X 10-4 m²/s Massa específica = 1.000 kg/m³.
e)7 X 103 Escoamento turbulento.
4) Para o escoamento de água a 20°C a 0,06 m³/h por um tubo liso e reto, o diâmetro do tubo para o qual ocorre a troca de escoamento laminar para escoamento em transição para turbulência é de aproximadamente quantos centímetros?
a)1 cm.
5)Qual é a diferença entre um escoamento sobre uma placa plana e um escoamento confinado a um conduto no que tange à camada-limite?
b)Em uma placa plana, a camada-limite se desenvolve a partir da parede, onde a velocidade é zero, junto ao contorno sólido, até a chegar em uma condição de fluido ideal em que a velocidade é constante, a influência da viscosidade se dá apenas dentro da camada-limite.
Em um escoamento confinado as camadas-limites se desenvolvem até se fundirem e todo o escoamento dentro do conduto fica sob efeito da viscosidade, com a velocidade sendo zero junto as paredes do conduto e máxima no centro do escoamento.
Camada-Limite em Escoamento Laminar e Turbulento
1) Qual opção define melhor a diferença entre escoamento laminar e turbulento?
d)O escoamento turbulento é errático, com a velocidade das partículas variando até 20% da velocidade média e se movimentando tridimensionalmente de forma sobreposta ao fluxo da corrente, ao passo que o escoamento laminar se desenvolve em uma trajetória bem definida.
2) Qual é a faixa de classificação do escoamento por meio do número de Reynolds?
c)Existem faixas de trabalho, no entorno de 2.100, o escoamento tende a ser laminar quanto menor for o R. A partir de 4.500, o escoamento tende a ser turbulento, quanto maior for o R, mas essa medida não é absoluta, outros fatores externos também influenciam no regime do escoamento.
3) Qual é o nº de Reynolds de um fluido com as seguintes características, o escoamento tende a ser laminar ou turbulento? Diâmetro = 75 cm; Velocidade = 1,5 m/s; Viscosidade cinemática = 1,61 X 10-4 m²/s Massa específica = 1.000 kg/m³.
e)7 X 103 Escoamento turbulento.
4) Para o escoamento de água a 20°C a 0,06 m³/h por um tubo liso e reto, o diâmetro do tubo para o qual ocorre a troca de escoamento laminar para escoamento em transição para turbulência é de aproximadamente quantos centímetros?
a)1 cm.
5) Qual é a diferença entre um escoamento sobre uma placa plana e um escoamento confinado a um conduto no que tange à camada-limite?
b)Em uma placa plana, a camada-limite se desenvolve a partir da parede, onde a velocidade é zero, junto ao contorno sólido, até a chegar em uma condição de fluido ideal em que a velocidade é constante, a influência da viscosidade se dá apenas dentro da camada-limite.
Em um escoamento confinado as camadas-limites se desenvolvem até se fundirem e todo o escoamento dentro do conduto fica sob efeito da viscosidade, com a velocidade sendo zero junto as paredes do conduto e máxima no centro do escoamento.
Equação da Energia para Escoamento em Tubos: Cálculo de Perda de Carga
1) Água a 20 ºC escoa por um tubo inclinado de 8 cm de diâmetro. Nas seções A e B, são obtidos os seguintes dados: PA = 186 kPa, VA = 3,2 m/s, ZA = 24,5 m, PB = 260 kPa, QB = 0,016 m³/s e ZB = 9,1 m. Qual é o sentido do escoamento? Qual é a perda de carga em metros?
d) A para B, hp = 7,8 m.
2) Considere as seguintes informações sobre um conduto de ferro fundido: o fluido que nele escoa está em regime turbulento rugoso, o conduto possui um raio de 0,25 metros e o fator f se alterou de 0,01665 para 0,02476 ao longo de 20 anos. Qual é coeficiente de envelhecimento desse conduto?
b) 0,05 mm/ano.
3) Considere as seguintes características para um conduto:
Rugosidade = 0,00026 m
Diâmetro = 0,25 m
Nº Reynolds = 7000
Qual é o fator de perda de carga desse conduto?
c) 0,0353.
4) Qual é a perda de carga por metro de comprimento do conduto anteriormente citado, dado que ele escoa uma vazão de 182 l/s?
b) 0,10 m.
5) Supondo que a velocidade do fluido que escoa na tubulação anteriormente mencionada tenha sido reduzida para 1,05 m/s, qual é o valor da perda de carga em 2500 m de tubulação?
e) 18,22.
Perda de Carga Localizada, Acessórios de Tubulação
1) Qual a perda de carga singular em um conduto de 100 m, diâmetro de 100 mm, com um fluido escoando a 2 m/s, apresentando as seguintes singularidades rosqueadas na tubulação: válvula globo totalmente aberta e cotovelo de 45º com raio normal?
d) 1, 22 m.
2) O que acontece com a perda de carga singular do escoamento anteriormente mencionado se a viscosidade do fluido que escoa aumentar em 20% e se a válvula globo for totalmente fechada?
e) A perda de carga singulardepende apenas de fatores geométricos das singularidades, logo qualquer mudança na viscosidade do fluido afetará apenas a perda de carga linear.
O fechamento completo da válvula globo estanca o escoamento, o que significa que ela ficará em repouso, assim, seu Ks tende ao infinito, gerando uma perda de carga tão grande que simplesmente para o escoamento.
3) Qual o comprimento equivalente das perdas de cargas singulares da tubulação anteriormente citada, considerando que o tubo perde linearmente 0,135 m de carga por metros de tubulação?
a) 9 m.
4) Qual o erro relativo da perda de carga linear em comparação com a perda de carga total?
c) 8,28%.
5) Qual o valor do fator de atrito f na tubulação anteriormente citada? Qual valor do somatório de Ks tornaria a perda de carga singular idêntica à perda de carga linear?
b) 0,066 e 66,2.
Dimensionamento de Redes de Distribuição de Água
1) 
Qual a perda de carga em um conduto de 300 m, com rugosidade de 0,26 mm e diâmetro de 100 mm, que se conecta em um conduto de 240 m, com rugosidade de 1,0 mm e diâmetro de 150 mm, que, por sua vez, se conecta a um conduto de 100 m, de rugosidade de 2,5 mm e diâmetro de 75 mm? Considere que o Reynolds do fluido que escoa é 10.000 e que a vazão que entra no primeiro conduto é de 8 L/s.
d) 20,08 m.
2) Qual a vazão que escoa em um trecho de tubulação com 500 m de comprimento, rugosidade de 3,0 mm e diâmetro de 150 mm e em um trecho de tubulação com 300 m de comprimento, rugosidade de 0,26 mm e diâmetro de 100 mm? Sabe-se que ambos os trechos iniciam e terminam no mesmo ponto e que a perda de carga entre esses dois pontos é de 3 m.
b) 0,010 m³/s e 0,0059 m³/s, respectivamente.
3) Qual a vazão em marcha e específica para uma cidade com 250.000 habitantes, área de 1.250 ha e consumo per capta de 275 L/hab.dia? Considere que existem 12 km de rede instalados.
e) qm = 0,12 L/s.m e qd = 1,15 L/s.ha.
4) Qual a vazão necessária na tubulação que sai do reservatório em uma rede ramificada para um loteamento com a seguinte configuração, considerando que cada habitante consome 400 L/dia?
a) 8,67 L/s.
5) Qual número mínimo de habitantes a mais esse bloco deveria ter para que fosse necessário um diâmetro maior na tubulação que sai do reservatório?
e) 652 habitantes.
Máquinas Hidráulicas e Instalações de Bombeamento
1) Quando a carga hidráulica que entra em uma máquina hidráulica é maior se comparada com a carga que sai, estamos tratando de qual equipamento? Justifique.
c) Trata-se de uma turbina, pois a turbina converte uma parte da carga hidráulica que entra em energia mecânica, logo o escoamento fica defasado dessa energia que foi convertida, portanto a carga que sai é menor do que a que entra.
2) Qual é o conceito de curva de estrangulação?
b) A curva de estrangulação aponta a variação da energia cedida ao sistema pela bomba, vinculando uma altura de carga hidráulica fornecida em função da vazão que passa pela bomba, sendo que a carga hidráulica decresce com o aumento da vazão.
3) Uma moto-bomba centrífuga, com sucção não afogada, apresenta cavitação. Consultado, o fabricante garantiu que o NPSH requerido para as condições da instalação em questão não ultrapassa 4,2 m. As condições são as seguintes:
• A pressão atmosférica local é 103 325 Pa
• A pressão de vapor da água é de 0,25 mca
• As perdas de carga na aspiração, para a vazão de operação, totalizam 2,5 m
• As perdas de carga no recalque, para a vazão de operação, totalizam 3,7 m
• O peso específico da água é de 9.806 N/m²
Para eliminar a cavitação, com uma folga de segurança de 25% no NPSH, a altura de sucção deve ser:
d) 2,54 m.
4) Qual é o conceito de curva de canalização?
e) A curva da canalização aponta a variação da energia necessária ao sistema, vinculando uma altura de carga hidráulica requerida em função da vazão que passa pela canalização do sistema.
5) Qual é o conceito de ponto de funcionamento de um sistema?
a) O ponto de funcionamento é quando a energia fornecida é igual a energia necessária para que dada vazão seja bombeada.
Introdução à hidráulica: características gerais dos sistemas hidráulicos
1) Sistemas hidráulicos utilizam que tipo de​​​​​​​ fluido de trabalho?
d) Óleo hidráulico.
2) Sistemas hidráulicos têm como principais características:
b) baixas velocidades com grandes forças e precisão de acionamento.
3) Qual o nome da propriedade física que ocorre em razão do atrito interno das moléculas no interior dos fluidos e se manifesta quando o fluido entra em escoamento, manifestando-se em forças  que tentam impedir o movimento do fluido?
e) Viscosidade.
4) Qual o significado físico da variável física vazão?
 a) É o deslocamento de um volume de fluido em uma unidade de tempo.
5) Se uma bomba hidráulica opera em uma pressão de 200 kg/cm2 e o cilindro hidráulico tem área de 80 cm2 , qual é a força que o atuador pode produzir?
c) 16000 kg.
Fluidos hidráulicos
1) A resistência ao escoamento, ou o inverso da fluidez, é denominada:
c)viscosidade.
2) Quais são os fluidos derivados do petróleo por meio de elaborado refino?
e)Óleos minerais com aditivação.
3) Como é denominada a medida que estabelece a variação da viscosidade do óleo de acordo com a variação de temperatura? 
a)Índice de viscosidade.
4) Como são denominadas as substâncias químicas que melhoram o desempenho dos fluidos hidráulicos?
b)Aditivos.
5) Para o caso de um equipamento hidráulico submetido a grandes variações de temperatura, o aditivo mais importante no óleo hidráulico para bom desempenho no trabalho é:
d)índice de viscosidade.
Momento Enade
Questão 1
Para abastecer um vilarejo, dispõe-se de tubos usados (20 anos) de fofo de 50mm de diâmetro. Admitindo-se que a velocidade de escoamento possa ser de 0,60m/s, a vazão na adutora construída com estes tubos é de aproximadamente:
Escolha uma:
b. 1,2 l/s 
Questão 2
No dimensionamento de estruturas hidráulicas, faz-se necessário o estudo do escoamento através de orifícios, tubos curtos e vertedores. Define-se como orifício uma abertura de perímetro fechado, de forma geométrica definida, realizada na parede ou no fundo de um reservatório ou na parede de um canal ou conduto em pressão, pela qual o líquido em repouso ou em movimento escoa em virtude da energia potencial e/ou cinética que possui. O escoamento pelo orifício pode-se dar para um ambiente sob pressão atmosférica ou para uma região ocupada pelo mesmo líquido. No primeiro caso, diz-se que a saída é livre e, no segundo, diz-se que é de descarga afogada ou por orifício afogado. No orifício afogado, a cota do nível de água a jusante é superior à cota do topo do orifício.
A expressão geral para a vazão descarregada Q através de um orifício de área A, de pequenas dimensões e parede fina, sujeito a uma carga H, é dada por Q=Cd​​⋅A(2gH)​0,5​​ em que Cd é o coeficiente de vazão ou de descarga do orifício e g é a aceleração da gravidade.
A figura a seguir ilustra um orifício afogado de pequenas dimensões e parede fina.
 
Para esse orifício, o valor de H é igual a
Escolha uma: 
a. h.
Questão 3
A maioria das aplicações da hidráulica na engenharia direciona-se à utilização de tubos de seção transversal circular. Quando a pressão interna do escoamento nesses condutos difere da pressão atmosférica, com o fluido circulante preenchendo toda a área do conduto, diz-se que o escoamento ocorre sob pressão ou em condutos forçados.
As redes de distribuição de água das cidades, as instalações prediais e os sistemas de recalque são alguns exemplos do escoamento em condutos forçados. Existem várias fórmulas empíricas aplicáveis para a determinação da perda de carga unitária em condutos sob pressão nas tubulações de seção circular, podendo elas, de maneira geral, ser representadas pela equação 
em que os parâmetros K, n e m são inerentes a cada formulação e faixa de aplicação, em geral com valores de K dependentes somente do tipo de material da parede do conduto.
Para n = 2 e m = 5, mantendo-se a mesma perda de carga unitária J e mesmo coeficiente de resistência K, se o diâmetro D de uma tubulação forquadruplicado, então a vazão Q
Escolha uma:
b. aumentará em trinta e duas vezes.
Questão 4
A figura abaixo representa os elementos hidráulicos (I, II, III e IV) da adutora por gravidade A alternativa em que esses elementos estão corretamente identificados é:
Escolha uma:
e. I (Linha Piezométrica); II (Pressão Dinâmica); III (Pressão Estática); IV (desnível geométrico).
Prova 
Questão 1
Marcar questão
Texto da questão
Sistemas hidráulicos têm como principais características:
Escolha uma:
c. baixas velocidades com grandes forças e precisão de acionamento.
Questão 2
Marcar questão
Texto da questão
Uma tubulação vertical de 200mm de diâmetro apresenta, em um pequeno trecho, uma seção contraída de 100mm, onde a pressão é de 1 atm. A 4 metros acima desse ponto, a pressão eleva-se para 18mca. Calcular a velocidade e a vazão no trecho de diâmetro 200mm. Considerar escoamento permanente e sem perda de energia.
Escolha uma:
e. V = 3,91m/s e Q = 0,12m3/s.
Questão 3
Marcar questão
Texto da questão
Sistemas hidráulicos utilizam que tipo de​​​​​​​ fluido de trabalho?
Escolha uma:
d. Óleo hidráulico.
Questão 4
Marcar questão
Texto da questão
Supondo que a velocidade do fluido que escoa na tubulação anteriormente mencionada tenha sido reduzida para 1,05 m/s, qual é o valor da perda de carga em 2500 m de tubulação?
Escolha uma:
d. 18,22.
Questão 5
Marcar questão
Texto da questão
Quando a carga hidráulica que entra em uma máquina hidráulica é maior se comparada com a carga que sai, estamos tratando de qual equipamento? Justifique.
Escolha uma:
d. Trata-se de uma turbina, pois a turbina converte uma parte da carga hidráulica que entra em energia mecânica, logo o escoamento fica defasado dessa energia que foi convertida, portanto a carga que sai é menor do que a que entra.
Questão 6
Marcar questão
Texto da questão
Como é denominada a medida que estabelece a variação da viscosidade do óleo de acordo com a variação de temperatura?
Escolha uma: b. Índice de viscosidade.
Questão 7
Marcar questão
Texto da questão
Água a 20 ºC escoa por um tubo inclinado de 8 cm de diâmetro. Nas seções A e B, são obtidos os seguintes dados: PA = 186 kPa, VA = 3,2 m/s, ZA = 24,5 m, PB = 260 kPa, QB = 0,016 m³/s e ZB = 9,1 m. Qual é o sentido do escoamento? Qual é a perda de carga em metros?
Escolha uma: c. A para B, hp = 7,8 m.
Questão 8
Marcar questão
Texto da questão
Como são denominadas as substâncias químicas que melhoram o desempenho dos fluidos hidráulicos?
Escolha uma:
c. Aditivos.
Questão 9
Marcar questão
Texto da questão
Qual o comprimento equivalente das perdas de cargas singulares da tubulação anteriormente citada, considerando que o tubo perde linearmente 0,135 m de carga por metros de tubulação?
Escolha uma:
b. 9 m.
Questão 10
Marcar questão
Texto da questão
Qual é o conceito de curva de estrangulação?
Escolha uma:
b. A curva de estrangulação aponta a variação da energia cedida ao sistema pela bomba, vinculando uma altura de carga hidráulica fornecida em função da vazão que passa pela bomba, sendo que a carga hidráulica decresce com o aumento da vazão.