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Hidráulica

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O bom desempenho de um fluido de perfuração depende do controle das suas propriedades, como: densidade, viscosidade, taxa de filtração, teor de areia etc. Suas principais funções são: limpeza do poço; manutenção dos detritos em suspensão quando a circulação for interrompida; equilíbrio das pressões de subsuperfície; equilíbrio das paredes do poço, evitando desmoronamentos; impermeabilização das paredes do poço; lubrificação da broca e da coluna de perfuração; redução da temperatura causada pelo atrito das ferramentas.
Sobre as propriedades dos fluidos líquidos e seu conhecimento prático para aplicações, analise as afirmativas a seguir:
I. A massa específica de um fluido é entendida como a relação entre a massa e o peso desse fluido.
II. O inverso da densidade, ou massa específica, é o volume específico definido como o volume por unidade de massa.
III. A massa específica é análoga à densidade relativa com unidade no sistema SI em kg/cm³.
A I e II, apenas.
B II e III, apenas.
C I, II e III.
D III, apenas.
E II, apenas.

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Vamos analisar cada afirmativa: I. "A massa específica de um fluido é entendida como a relação entre a massa e o peso desse fluido." Incorreto. Massa específica é a relação entre a massa e o volume (massa/volume), não entre massa e peso. II. "O inverso da densidade, ou massa específica, é o volume específico definido como o volume por unidade de massa." Correto. Volume específico é o volume por unidade de massa, que é o inverso da massa específica. III. "A massa específica é análoga à densidade relativa com unidade no sistema SI em kg/cm³." Incorreto. Massa específica tem unidade no SI de kg/m³. Densidade relativa é uma grandeza adimensional (sem unidade). Portanto, apenas a afirmativa II está correta. Resposta correta: E) II, apenas.

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A resposta do fluido às situações e/ou pressões depende das suas propriedades físico-químicas, ou seja, da sua estrutura molecular e energia interna. Como os fluidos respondem diferentemente às situações, acabam apresentando valores diferentes para certas propriedades, como, por exemplo, a elasticidade e a compressibilidade.
Acerca da compressibilidade e elasticidade dos fluidos, assinale a alternativa CORRETA:
A Com o aumento da pressão, o fluido se expande, aumentando o volume.
B A dimensão da elasticidade volumétrica é mL-2. Sendo assim, sua unidade é igual a da pressão no SI, N/m³ (Pa).
C A elasticidade dos fluidos é entendida como o inverso da compressibilidade.
D Podemos entender a compressibilidade dos fluidos como a facilidade do fluido aumentar de volume na condição de maior pressão sobre ele.

A forma como os fluidos respondem às tensões de cisalhamento é reflexo de suas propriedades, como a viscosidade. Conforme essa resposta, os fluidos que respondem segundo a lei da viscosidade de Newton são classificados em fluidos newtonianos. Já os fluidos ditos não newtonianos apresentam resposta de resistência ao movimento com padrão diferente dos dito newtonianos.
Sobre a classificação dos fluidos de acordo com o padrão que apresentam de resistência ao movimento, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
( ) Para um fluído newtoniano, quanto maior a viscosidade, maior sua resistência ao escoamento.
( ) Os fluidos não newtonianos apresentam resposta linear entre a tensão de cisalhamento aplicada e a taxa de deformação por cisalhamento.
( ) Fluidos não newtonianos podem ser diferenciados em pseudoplásticos e dilatantes.
A F - V - F.
B V - V - V.
C V - F - V.
D V - F - F.

A humanidade sempre se utilizou de mecanismos hidráulicos para diversos fins. Desde a Idade Média, por exemplo, já se fazia uso de bombas e pistão para remover água das minas, e moinhos eram aperfeiçoados com mecanismos hidráulicos para moer grãos e executar outras tarefas. Para o desenvolvimento de ferramentas e mecanismos hidráulicos, era necessário saber as propriedades e o comportamento esperado do fluido, que geralmente era a água.
Sobre as propriedades da água, analise as sentenças a seguir:
I- A massa total da água corresponde ao produto do número de moléculas da substância e a sua massa molecular.
II- O peso específico da água varia com a temperatura, sendo igual a 9,8 kN/m³ a 15°C.
III- A água alcança a sua densidade absoluta máxima a 2 °C de temperatura.
A As sentenças I e III estão corretas.
B As sentenças I e II estão corretas.
C Somente a sentença III está correta.
D Somente a sentença II está correta.

Em se tratando da resistência dos fluidos ao movimento, existem fenômenos de nível molecular que interferem no escoamento. Esses fenômenos não interferem apenas na magnitude da resistência ao escoamento, mas também nas condições e no comportamento do escoamento.
Sobre fenômenos de nível molecular que afetam de alguma maneira o escoamento dos fluídos, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
( ) Tensão superficial, adesão e viscosidade são exemplos dos fenômenos de nível molecular que afetam o escoamento dos fluidos.
( ) Entende-se como fenômeno da adesão como aquele no qual ocorre atração entre moléculas em estado líquido e moléculas de em estado sólido.
( ) O fenômeno da tensão superficial ocorre porque a atração entre as moléculas em líquido entre si é maior que a atração exercida sobre as moléculas líquidas pelo ar, isso porque as moléculas superficiais são atraídas para o interior do líquido e tendem a formar uma área superficial mínima.
A V - F - V.
B F - V - V.
C F - V - F.
D V - F - F.

A viscosidade é uma propriedade muito característica dos fluidos que afeta diretamente suas condições de escoamento. Devido às forças internas de coesão entre as partículas do fluido e às forças de contato sólido-líquido com as paredes da tubulação, as forças de atrito interno e externo são fatores importantes no estudo do escoamento de água em tubulações.
Sobre as forças de atrito interno e externo, analise as sentenças a seguir:
I- A tensão de cisalhamento sobre o fluido é inversamente proporcional ao gradiente de velocidade.
II- A parte do fluido que fica em contato com as paredes da tubulação tem velocidade diferente da parte no eixo central da tubulação, sendo um dos motivos a força de aderência às paredes da tubulação.
III- Para um fluido newtoniano, a taxa de deformação é proporcional à tensão de cisalhamento aplicada.
A Somente a sentença III está correta.
B As sentenças II e III estão corretas.
C As sentenças I e II estão corretas.
D Somente a sentença II está correta

Os fluidos em repouso apresentam todos os pontos em seu interior com velocidade nula. Mesmo que seja difícil encontrar um corpo fluido que não apresente qualquer forma de movimento em seu interior, esta é uma aproximação válida para muitas situações práticas. A Hidrostática tem como foco o estudo das propriedades e comportamento dos fluidos (líquidos e gases) nessa condição de equilíbrio estático. Para isso, são estudadas as propriedades dos fluidos, como densidade, massa específica e peso específico.
Acerca das propriedades dos fluidos, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
( ) Por ser uma grandeza que depende da massa e do volume, a densidade acaba sendo afetada diretamente pela composição da substância, temperatura e pressão.
( ) A densidade da maioria dos gases é proporcional à temperatura e inversamente proporcional à pressão.
( ) Líquidos e sólidos, por sua vez, são substâncias essencialmente compressíveis, sendo muito sensíveis à variação da pressão.
A F - V - F.
B V - F - V.
C V - V - V.
D V - F - F.

Na Hidráulica, alguns conceitos de teor apenas teórico são às vezes admitidos como verdadeiros na prática para simplificação de cálculos e para facilitar a representação de processos. Um exemplo disso é o conceito de fluido perfeito, admitido, em muitos casos, a água para simplificação de equações.
Acerca do conceito de fluido perfeito, assinale a alternativa CORRETA:
A Um fluido perfeito é aquele que apresenta anisotropia quando em movimento.
B Um fluido perfeito seria aquele que apresenta estado isotrópico de tensões quando em movimento e densidade não variável.
C Todos os fluidos em repouso apresentam anisotropia.
D Quanto mais viscoso for o fluido, maior a sua isotropia quando em escoamento.

Os fluidos, gases e líquidos têm a capacidade de se deformarem sem grandes dificuldades. Sua definição, portanto, é ligada à reação que apresenta às forças aplicadas. Devido à tensão de cisalhamento, os fluidos conseguem escoar, sendo as características dessa movimentação efeitos da viscosidade e de outras propriedades do fluido.
Sobre as propriedades e condições de repouso ou movimento de um fluido perfeito, analise as sentenças a seguir:
I- Quando qualquer fluido está em repouso, em torno de um ponto qualquer os esforços são iguais em todas as direções.
II- A água e o ar podem ser admitidos como fluidos perfeitos para simplificação de cálculos porque apresentam altas viscosidades.
III- Um fluido perfeito apresenta viscosidade nula, não tendo resistência alguma a uma tensão de cisalhamento.
A Somente a sentença II está correta.
B As sentenças I e II estão corretas.
C As sentenças I e III estão corretas.
D Somente a sentença III está correta.

Fluidos perfeitos não existem na prática, sendo esse apenas um conceito teórico que é admitido para a água e alguns gases nos casos em que, ao considerá-los como fluidos perfeitos, é possível simplificar equacionamentos e auxiliar na resolução de problemas práticos. Diferentemente de um fluido perfeito, um fluido real, na verdade, apresenta isotropia na distribuição dos esforços quando em repouso, mas, quando em movimento, devido à viscosidade, o fluido apresenta anisotropia.
Acerca do conceito de fluidos perfeitos, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas.
( ) Para um fluido perfeito, a densidade é uma constante.
( ) Fluidos perfeitos apresentam viscosidade próxima de zero.
( ) Fluidos perfeitos não apresentam resistência ao movimento.
A V - V - V.
B V - F - F.
C V - F - V.
D F - V - F.