optativa_mecflu_2020 2 (1)

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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO 
INSTITUTO DE TECNOLOGIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA 
 
IT – 352 Mecânica dos Fluidos24/08/2021 
Prof. Luís Américo Calçada e Profa.Claudia Miriam Scheid. 
 
PROVA OPTATIVA DE MECANICA DOS FLUIDOS. 
 
1a questão (2,0 pontos): Determine a vazão de lama na cimentação de um poço 
de petróleo. O escoamento da lama (densidade 1,23 g/cm3) dá-se através de 
um tubo de 60 cm de diâmetro, no regime turbulento com sistema operando com 
número de Reynolds de 5000, sendo o Reynolds definido por 
𝑅𝑒 =
<𝑣>2−𝑛𝐷𝑛𝜌
𝑀
8
(
6𝑛+2
𝑛
)
𝑛 , onde M e n são os parâmetros do modelo da potência. 
O fluido em escoamento segue os dados reológicos segundo a tabela abaixo, 
 (1/s) 30 50 100 150 200 300 350 
 (dina/cm2) 69 85 430 151 175 210 230 
 
2a questão (2,0 pontos): O dispositivo da figura a seguir é chamado de 
viscosímetro de disco rotativo. Nele um disco de raio R gira a uma velocidade 
angular  no interior de um reservatório em forma de disco cheio com óleo de 
viscosidade dinâmica μ. Desprezando a tensão de cisalhamento nas bordas 
externas do disco, deduza uma fórmula para cálculo do torque viscoso no disco 
em função das demais variáveis (, R, μ e h). Determine a viscosidade dinâmica 
do óleo quando  for 900 rpm, R for igual a 5 cm, h igual a 1 mm e o torque 
viscoso for 0,537 N·m. 
 
 
 
3a questão (2,0 pontos): Determinar o perfil de tensões para o escoamento 
laminar de um fluido incompressível e Newtoniano entre dois cilindros coaxiais 
concêntricos infinitos, o externo girando com velocidade  e o interno fixo. 
Considerar o regime permanente e negligenciar os efeitos de borda 
 
 
4a questão (2,0 pontos): Pelo tubo indicado na figura abaixo, escoa-se água. A 
seção 1 possui área de 100cm2 e na seção 2, a área é de 50cm2. Na seção 1, 
a pressão é de 0,5 kgf/cm2 e a elevação 100m; já na seção 2 a pressão é de 
3,38 kgf/cm2 e a elevação 70m. Desprezando as perdas de carga, calcule a 
vazão através do tubo. 
 
5a questão (2,0 pontos): A figura abaixo mostra o esquema de uma instalação 
com uma bomba que eleva água à 25ºC com vazão de 70m3/h. Os manômetros 
instalados nas seções 1 e 2 indicam, respectivamente, as pressões P1= 84 kPa 
e P2 = 350 kPa. O duto de aço comercial da sucção tem diâmetro de 12cm e o 
descarga da bomba possui diâmetro 5 cm. Determine a altura máxima H que 
pode ser utilizada sabendo-se que a potência da bomba é de 25 HP. (considerar 
eficiência de 65%).