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Água escoa através da tubulação de aço comercial, mostrada na figura, com uma vazão de 250 litros/s. Devido a uma restrição de espaço, no trecho BC o diâmetro foi reduzido para 25 cm. Nos demais trechos, o diâmetro é de 45 cm. Determinar a diferença de pressão entre os pontos A e D, em (kPa).

a) 126,8 kPa;
b) 25,5 kPa;
c) 106,35 kPa;
d) 5,05 kPa;
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Questões para o Sucesso

há 2 anos

Respostas

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ano passado

Para resolver essa questão, precisamos aplicar o princípio da continuidade e a equação de Bernoulli. 1. Cálculo da velocidade: Primeiro, vamos calcular a velocidade da água nos dois trechos da tubulação. A vazão (Q) é dada por: \[ Q = A \cdot v \] Onde \(A\) é a área da seção transversal e \(v\) é a velocidade. A área pode ser calculada pela fórmula: \[ A = \pi \cdot \left(\frac{d}{2}\right)^2 \] Para o trecho com diâmetro de 45 cm (0,45 m): \[ A_{45} = \pi \cdot \left(\frac{0,45}{2}\right)^2 \approx 0,159 m^2 \] A velocidade \(v_{45}\) é: \[ v_{45} = \frac{Q}{A_{45}} = \frac{0,25 m^3/s}{0,159 m^2} \approx 1,57 m/s \] Para o trecho com diâmetro de 25 cm (0,25 m): \[ A_{25} = \pi \cdot \left(\frac{0,25}{2}\right)^2 \approx 0,049 m^2 \] A velocidade \(v_{25}\) é: \[ v_{25} = \frac{Q}{A_{25}} = \frac{0,25 m^3/s}{0,049 m^2} \approx 5,10 m/s \] 2. Aplicação da equação de Bernoulli: Agora, aplicamos a equação de Bernoulli entre os pontos A e D: \[ P_A + \frac{1}{2} \rho v_A^2 = P_D + \frac{1}{2} \rho v_D^2 \] Onde \(P\) é a pressão, \(\rho\) é a densidade da água (aproximadamente 1000 kg/m³), e \(v\) são as velocidades nos pontos A e D. A diferença de pressão entre A e D é: \[ \Delta P = P_A - P_D = \frac{1}{2} \rho (v_D^2 - v_A^2) \] Substituindo os valores: \[ \Delta P = \frac{1}{2} \cdot 1000 \cdot (5,10^2 - 1,57^2) \] Calculando: \[ \Delta P = \frac{1}{2} \cdot 1000 \cdot (26,01 - 2,46) \approx \frac{1}{2} \cdot 1000 \cdot 23,55 \approx 11775 \, Pa \approx 117,75 \, kPa \] No entanto, precisamos considerar a diferença de pressão em kPa, então: \[ \Delta P \approx 117,75 \, kPa \] 3. Escolha da alternativa correta: Analisando as opções, a que mais se aproxima do resultado calculado é: c) 106,35 kPa. Portanto, a resposta correta é c) 106,35 kPa.

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há 2 anos

Para determinar a diferença de pressão entre os pontos A e D, podemos utilizar a equação da energia de Bernoulli para escoamento de fluidos incompressíveis em regime permanente. Considerando que a tubulação é horizontal e desconsiderando perdas de carga, a equação pode ser simplificada para: P_A + 1/2 * ρ * V_A^2 + ρ * g * z_A = P_D + 1/2 * ρ * V_D^2 + ρ * g * z_D Como a altura entre os pontos A e D é a mesma, podemos cancelar o termo ρ * g * z em ambos os lados da equação. Além disso, como a tubulação é horizontal, a velocidade do fluido nos pontos A e D é a mesma, então V_A = V_D. A diferença de pressão entre os pontos A e D pode ser calculada pela equação: ΔP = P_A - P_D = 1/2 * ρ * (V_D^2 - V_A^2) Para encontrar as velocidades nos pontos A e D, podemos utilizar a equação da continuidade, que afirma que a vazão volumétrica é constante ao longo da tubulação: A_A * V_A = A_D * V_D Onde A_A e A_D são as áreas das seções transversais nos pontos A e D, respectivamente. Como a área é proporcional ao quadrado do diâmetro, temos: A_A / A_D = (D_A / D_D)^2 Substituindo os valores de diâmetro (45 cm e 25 cm) e a vazão de 250 litros/s, podemos encontrar as velocidades nos pontos A e D e, consequentemente, a diferença de pressão. A resposta correta é: c) 106,35 kPa.

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Para utilizar tubos de 150 mm de diâmetro e uma bomba de 13 cv, espera-se uma vazão de 50 litros/s de água ( = 998 kg/m ). Determinar a energia fornecida pela bomba, em (m) e a velocidade média do escoamento, em (m/s).

1,981 m; 0,283 m/s;
29,81 m; 2,83 m/s;
19,81 m; 2,83 m/s;
Nenhuma destas respostas.

Para utilizar tubos de 150 mm de diâmetro e uma bomba de 13 cv, espera-se uma vazão de 50 litros/s de água ( = 998 kg/m³). Determinar a energia fornecida pela bomba, em (m) e a velocidade média do escoamento, em (m/s).

1,981 m; 0,283 m/s;
29,81 m; 2,83 m/s;
19,81 m; 2,83 m/s;
Nenhuma destas respostas.

Para utilizar tubos de 150 mm de diâmetro e uma bomba de 13 cv, espera-se uma vazão de 50 litros/s de água (ρ = 998 kg/m³). Determinar a energia fornecida pela bomba, em (m) e a velocidade média do escoamento, em (m/s).

1,981 m; 0,283 m/s;
29,81 m; 2,83 m/s;
19,81 m; 2,83 m/s;
Nenhuma destas respostas.

PETROBRAS - ENGENHEIRO(A) DE PROCESSAMENTO JÚNIOR 2014.2 No cálculo da perda de carga no escoamento através de uma tubulação, o fator de atrito é um parâmetro muito importante. Em determinado problema, o fator de atrito é calculado utilizando-se diagramas ou correlações. Para o escoamento de água em uma tubulação com diâmetro D e rugosidade relativa , diferente de zero, o fator de atrito é:

diminui com o aumento da rugosidade relativa, caso o escoamento seja turbulento com um número de Reynolds fixo.
é uma função da vazão e da rugosidade relativa, caso o escoamento esteja no regime laminar.
tem um comportamento monotônico, aumentando na medida em que a vazão aumenta.
é uma função somente da rugosidade relativa, caso o Reynolds seja suficientemente elevado.

O tanque aberto da figura contém água a 20 °C ( = 998 kg/m ) e está sendo preenchido através das seções 1 (V = 3 m/s, D = 5 cm) e 3 (Q = 0,01 m /s). Se o nível de água "h" é constante e igual a 5 m, determinar a velocidade de saída na seção 2 (D = 7 cm), em (m/s). O diâmetro "d" do tanque é igual a 3 m.

a) 41,3 m/s;
b) 0,0413 m/s.
c) 4,13 m/s;
d) 0,413 m/s;

Ar escoa em regime permanente e com baixa velocidade através de um bocal (por definição um equipamento para acelerar um escoamento) horizontal que o descarrega para a atmosfera. Na entrada do bocal, a área é 0,1 m e, na saída, 0,02 m . Determinar a pressão manométrica necessária na entrada do bocal para produzir uma velocidade de saída de 50 m/s, em (kPa).

a) 3,16 kPa;
b) 1,48 kPa;
c) 2,19 kPa;
d) 2,49 kPa;

Para o dispositivo mostrado abaixo, através da tubulação A, cujo diâmetro é 50 cm, se introduz água com uma distribuição de velocidade parabólica; através da tubulação B, cujo diâmetro é 30 cm, a água sai para o exterior com uma distribuição de velocidade cônica; através da tubulação C, cujo diâmetro é 60 cm, se introduz água com uma distribuição de velocidade uniforme de 1,2 m/s. O pistão D de diâmetro de 60 cm move-se para fora com velocidade de 50 cm/s. Determinar a velocidade, em (m/s), e o sentido do pistão E, que tem diâmetro de 40 cm.

0,945 m;
0,0945 m;
94,5 m;
9,45 m.

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