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Mecânica dos Fluidos

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Osborne Reynolds é um dos principais nomes da hidrodinâmica. Ele foi o responsável pelo clássico experimento de injeção de corante no interior da corrente líquida, o qual embasou a criação do parâmetro utilizado para classificar o regime de escoamento dos fluidos; número de Reynolds.
Quais são os valores de Re para que o escoamento se enquadre em regime laminar e turbulento, respectivamente?
a. Re ≤ 40000 e Re ≥ 20000.
b. Re ≤ 20000 e Re ≥ 40000.
c. Re > 2000 e Re <4000.
d. Re ≤ 2000 e Re ≥ 4000.
e. Re ≥ 4000 e Re ≤ 2000.
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HIDRÁULICA E HIDROMETRIA U1
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HIDRÁULICA E HIDROMETRIA U1

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Para classificar o regime de escoamento dos fluidos utilizando o número de Reynolds (Re), temos as seguintes definições: - Regime laminar: ocorre quando Re ≤ 2000. - Regime turbulento: ocorre quando Re ≥ 4000. Com base nessas definições, vamos analisar as alternativas: a) Re ≤ 40000 e Re ≥ 20000 - Não está correto, pois não define os limites para laminar e turbulento. b) Re ≤ 20000 e Re ≥ 40000 - Também não está correto, pois os valores não correspondem aos limites conhecidos. c) Re > 2000 e Re < 4000 - Isso se refere à zona de transição, mas não define claramente os regimes laminar e turbulento. d) Re ≤ 2000 e Re ≥ 4000 - Esta opção está incorreta, pois não faz sentido ter um valor que seja ao mesmo tempo menor ou igual a 2000 e maior ou igual a 4000. e) Re ≥ 4000 e Re ≤ 2000 - Esta opção também não faz sentido, pois não pode haver um número que seja simultaneamente maior ou igual a 4000 e menor ou igual a 2000. Portanto, a resposta correta que define os limites para os regimes laminar e turbulento é: Regime laminar: Re ≤ 2000 e Regime turbulento: Re ≥ 4000. A alternativa correta é: d) Re ≤ 2000 e Re ≥ 4000.

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A classificação dos regimes de escoamento é motivada pela mudança de comportamento da corrente, sendo que o número de Reynolds se trata apenas do limite matemático consequente desses comportamentos, ou seja, esse parâmetro existe para tornar mais precisa e definida a mudança de comportamento.
Considerando que determinado escoamento se encontra no regime laminar, marque a alternativa que agrupa as características básicas deste regime.
I – Trajetória das partículas bem definidas;
II – Formação de camadas de diferentes velocidades;
III – Presença de intensa movimentação perpendicular ao sentido do escoamento;
IV – Presença de movimentos vorticosos e velocidade semelhante ao longo do perfil;
V – Movimentação suave, em geral, com líquidos de elevada viscosidade e/ou em baixas velocidades.
a. I, II, III e V.
b. I, II, IV e V.
c. I, II e V.
d. II, III e V.
e. I, II, III, IV e V.

Cada regime de escoamento possui comportamento hidrodinâmico característico, o qual deve ser levado em consideração no momento de definir as possibilidades de uso daquele escoamento. Um exemplo é possibilidade de utilizar da agitação característica do regime turbulento para dispersar alguma substância de interesse na corrente.
Qual será essa vazão mínima para que o escoamento atenda o critério, haja vista ser uma tubulação de 350 mm, escoando água (ρ - 1000 kg/m³ e μ - 10-3 N.s/m²)?
a. 1,09.10-3 m³/s.
b. 0,46 l/s.
c. 11,5 l/s.
d. 1,15.10-6 m³/s.
e. 4,62.10-3 m³/s.

A determinação de categorias, ou melhor, regimes de escoamentos dessas correntes simplificou o domínio das características gerais destes. Os estudos determinantes para essa categorização se deram no século 19 e seus resultados perduram até os dias de hoje.
Quais são os dois principais regimes de escoamento?
a. Rápido e lento.
b. Laminar e turbulento.
c. Bidimensional e tridimensional.
d. Líquido e gasoso.
e. Rotacional e irrotacional.

Um número adimensional relaciona diferentes parâmetros que influenciam determinado fenômeno. O número de Reynolds é um desses números adimensionais. Ele relaciona as forças viscosas com as forças inerciais, resultando em um valor numérico sem unidade (adimensional) que é utilizado para classificação de escoamentos.
Considerando a massa específica da água (ρ) de 1000 kg/m³ e viscosidade dinâmica (μ) 10 -3 N.s/m², qual será o valor do número de Reynolds e o regime que se enquadra um escoamento de água com velocidade de 1,5 m/s em uma tubulação de 10 cm de diâmetro?
a. 150000 – regime turbulento
b. 14700000 – regime turbulento
c. 147 – regime laminar
d. 14700000 – regime laminar
e. 14700 – regime turbulento

Para um escoamento de água (ρ - 1000 kg/m³ e μ - 10-3 N.s/m²) em tubulação de 350 mm, qual é a vazão máxima para que esse escoamento se enquadre no regime laminar e assim, mantenha as características adequadas ao uso que seu proprietário planeja para ele?
a. 8 l/s.
b. 0,55 L/s.
c. 5,8.10-3 m³/s.
d. 5,6.10-6 m³/s.
e. 0,008 m³/s.

A classificação dos escoamentos em categorias (regimes) possibilita o conhecimento geral do comportamento da corrente de fluido. Como se sabe o parâmetro utilizado é o número de Reynolds, o qual relaciona as forças inerciais e viscosas do escoamento.
Com base na classificação dos escoamentos em regimes, analise as alternativas seguintes e marque aquela que descreve características do escoamento laminar.
a. 2000 < Re > 4000 e prevalência de forças viscosas.
b. Re > 4000 e prevalência de forças inerciais.
c. 2000 < Re > 4000 ausência prevalência de uma só categoria de forças.
d. Re < 2000 e prevalência de forças viscosas.
e. Re < 2000 e prevalência de forças inerciais.

O ato de determinado fluido escoar implica no vencimento de forças de resistência. As transposições dessas forças causam dissipação de energia na forma de calor, as denominadas perdas de carga.
Analise as alternativas e assinale aquela que descreve uma categoria de perda de carga e sua correta descrição.
a. Perda de carga distribuída – dissipação de energia ocorrida em curvas e válvulas.
b. Perda de carga localizada – dissipação de energia ocorrida em acessórios hidráulicos e outros acidentes internos.
c. Perda de carga localizada – dissipação de energia causada pelo atrito do líquido com a parede da tubulação.
d. Perda de carga distribuída – perdas ocorridas nos acessórios hidráulicos.
e. Perda de carga distribuída – perda referente à transposição de acidentes internos à tubulação.

As perdas de cargas de determinado escoamento ocorrem pela necessidade de se transpor as forças de resistências, exercidas principalmente pelo atrito e por acidentes internos à tubulação.
Analise as alternativas seguintes e marque a aquela que descreve somente características da perda de carga localizada.
a. Perda de carga devido ao atrito viscoso e acessórios hidráulicos.
b. Perda de carga causada pelo atrito e válvulas de controle de vazão.
c. Perda de carga causada pelos acessórios hidráulicos instalados na tubulação.
d. Perda de carga causada pela consideração da viscosidade.
e. Perda de carga devido ao atrito do líquido e a parede interna da tubulação linear.

A perda de carga total de determinado trecho de tubulação é a soma de todas as perdas de energia presente neste. Seu valor final tem influência direta no dimensionamento de sistemas hidráulicos.
Aplicando os conceitos e fórmulas de perda de carga, determine as perdas de carga totais e a representação, em porcentagem, das perdas de carga localizadas de uma tubulação com as seguintes características: Q=12 l/s, Diâmetro= 10 cm, Comprimento= 32 m, Material= ferro fundido (ɛ= 0,0002591m), Massa específica= 980 kg/m³, Viscosidade dinâmica da água 20°C – μ= 10-3 N.s/m², Gravidade= 9,8 m/s², Com uma válvula de gaveta (0,2) e um cotovelo de 90° raio longo (0,6).
a. 1,53 m/s e 2,6x10-3
b. 0,031 e 1,53 m/s
c. 1,53 m/s e 149.940
d. 1,28 m e 7,5%
e. 1,53 m/s e 7,5%

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