Aula 7 - Exercícios de Sala (Perda de Carga)

1> A perda de carga representa uma conversão de energia mecânica em energia térmica, ou seja, uma energia potencial, cinética ou de pressão que é perdida ao longo do escoamento, devido ao efeito do atrito. Considere que água escoa com velocidade de 1 m/s através de um conduto circular de diâmetro 0,1 m. Qual o fator de atrito aproximado desse escoamento? O contudo pode ser considerado como liso.

Dados da água: ν =10−6 m2 / s.

2> A perda de carga localizada ocorre em locais ou singularidades em que o escoamento sofre perturbações bruscas. Essa perda de carga é devido aos efeitos de atrito e do gradiente adverso de pressão que ocorre quando o fluido atravessa as singularidades inseridas no sistema.

Qual a perda de carga localizada em uma entrada de borda viva (K = 0,5) cuja velocidade do escoamento é de 4 m/s?

3> Tem-se que o coeficiente de forma é encontrado a partir de quadros, gráficos etc. geralmente construídos a partir de dados experimentais levantados para cada tipo de singularidade. Qual a perda de carga localizada em uma contração brusca de razão 0,25, cuja velocidade do escoamento é de 5m/s?

4> O coeficiente de forma para válvulas parcialmente abertas é calculado a partir de gráficos como o ilustrado na figura a seguir, em que h / D é a fração de abertura da válvula. O gráfico apresentado na figura é utilizado para o cálculo do coeficiente de forma para válvulas parcialmente abertas dos tipos: globo, disco e gaveta. Qual a perda de carga localizada em uma válvula de gaveta, 30% aberta, cuja velocidade do escoamento é de 5 m/s?

Aula 7 - Escoamento - Parte Final e Perda de Carga em um Escoamento Interno

Iniciaremos a aula falando ainda de escoamento em conduto fechado. Falaremos de rugosidade e fator de atrito. Logo depois falares de Perda de Carga.

Perda de Carga: Energia Mecânica => Energia Térmica

Veremos que podemos classificar a perda em dois tipos: Carga Distribuída e Carga Localizada.

Perda de Carga Distribuída:

Falaremos também sobre o diagrama de Moody:

Perda de Carga Localizada:

Construção de Gasoduto

Nesta aula falaremos da prova de duas semanas atrás.

Slides da aula

Glossário - Grandezas e Unidades

  

Aula 5 - Exercícios de Sala

 1>  Água escoa com velocidade de 4 m/s através de um conduto fechado retangular de área de seção transversal de lados a = 10 cm e b = 300 mm. Calcule número de Reynolds para esse escoamento. Dados da água: ν =10−6 m2 /s.

2> Em mecânica dos fluidos, a camada limite é a camada de fluido nas imediações de uma superfície delimitadora, fazendo-se sentir os efeitos difusivos e a dissipação da energia mecânica.

Considere o escoamento de ar sobre uma placa plana. Sabendo que o ar possui uma temperatura de 20 °C e velocidade de 10 m/s, calcule o a distância xcr, em que ocorre a transição do regime laminar para o turbulento, conforme mostra a figura. (Dados do ar: ρ = 1,21 kg /m3  μ=1,81×10−5N⋅s/m2 )

3> A perda de carga representa uma conversão de energia mecânica em energia térmica, ou seja, uma energia potencial, cinética ou de pressão que é perdida ao longo do escoamento, devido ao efeito do atrito. Considere que água escoa com velocidade de 1 m/s através de um conduto circular de diâmetro 0,1 m. Qual o fator de atrito aproximado desse escoamento? O contudo pode ser considerado como liso.

Dados da água: ν =10−6 m2 / s.

Aula 5 - Escoamento Permanente de um Fluido Incompressível em Conduto Fechado

Iniciaremos nossa aula 5 terminando conceitos da aula passada. Potência e Equação Geral. Faremos exercício e logo após passaremos a discutir a aula 5.

Primeiramente classificaremos os Condutos. 

Logo depois passaremos a definir Raio e Diâmetro Hidráulico.

A partir de estabelecido os conceitos de raio e diâmetro falaremos sobre a Camada Limite.

Discutiremos então os conceitos de Rugosidade e Fator de Atrito.

Aplicaremos todos os conceitos discutidos em exercícios.

Aula 4 - Exercícios de Sala

1> A água está escoando com uma velocidade de 5,0 m/s através de uma tubulação com uma área de seção transversal de 4,0 cmˆ2. A água desce gradativamente 10 m enquanto a tubulação aumenta de área para 8 cmˆ2. (a) Qual a velocidade no nível mais baixo? (b) Se a pressão no nível mais elevado for de 1,5 x 10ˆ5 Pa, qual será a pressão no nível mais baixo?

2> Água escoa em regime permanente através do tubo de Venturi mostrado. Considere no trecho mostrado que as perdas são desprezíveis. A área da seção (1) é 20 cm² e a da seção (2) é 10 cm². Um manômetro de mercúrio (gama = 136 000 N/mˆ3) é instalado entre as seções (1) e (2) e indica o desnível mostrado. Determine a vazão de água que escoa pelo tubo (gama da água = 10 000 N/mˆ3).

Aula 4 - Equação de Energia e Laboratório

Em nossa 4ª aula falaremos de energia associada a um fluido. Faremos uma discussão a respeito da energia potencial (posição) e energia cinética (velocidade). Após essa discussão chegaremos em uma das equações mais importantes dos fluidos - Equação de Bernoulli.

Logo depois falaremos de potência e rendimento de uma máquina.

Pot (M) = gama . Q . H (M)

Rendimento = Pot (T) / Pot

Esse capítulo é uma grande discussão do princípio de conservação da energia mecânica.

Equação de Bernoulli - UNIVESP

Equação de Bernoulli - UNICAMP

Um pouco de História da Hidrodinâmica

Teremos Laboratório, o roteiro segue abaixo: 

Roteiro

Lembre-se de trazer Jaleco (Calça e sapato fechado)

Aula 4

Aula 3 - Questionário

 Após a aula 3 você deverá ser capaz de responder as seguintes questões?

1> Qual a diferença dos Métodos de Lagrange e Euler?

2> Exemplifique escoamento permanente e variado.

3> Para que serve o número de Reynolds?

4> Diferencie Escoamentos Laminar, de transição e turbulento.

Aula 3 - Exercícios de Sala

1> Uma âncora de ferro com massa específica igual a 7870 kg/mˆ3 parece 200 N mais leve na água do que no ar. (a) Qual o volume desta âncora? (b) Quanto ela pesa no ar?

2> Um bloco de madeira flutua em água doce com dois terços do seu volume submerso. Em óleo, o bloco flutua com 0,90 do seu volume submerso. Encontre a massa específica (a) da madeira e (b) do óleo.

3> Um gás escoa em regime permanente no trecho de tubulação da figura. Na seção (1), tem-se A1 = 20 cmˆ2, ro (1) = 4 kg/ mˆ3 e v(1) = 30 m/s. Na seção (2), A2 = 10 cmˆ2 e ro (2) = 12 kg/mˆ3. Qual a velocidade na seção (2)?

4> Um gás (gama = 5 N/mˆ3) escoa em regime permanente com uma vazão de 5 kg/s pela seção A de um conduto retangular de seção constante de 0,5 m por 1 m. Numa seção B, o peso específico do gás é 10 N/mˆ3. Qual será a velocidade média do escoamento nas seções A e B? (g = 10 m/sˆ2)

5> Uma torneira enche de água um tanque, cuja capacidade é de 6000 l, em 1h40min. Determinar a vazão em volume, massa e em peso em unidade do SI se ro (água) = 1000 kg/mˆ3 e g = 10 m/sˆ2.

6> Um propulsor a jato queima 1 kg/s de combustível quando o avião voa à velocidade de 200 m/s. Sendo dados ro (ar) = 1,2 kg/mˆ3, ro (gás) 0,5 kg/mˆ3 (na seção 2), A1 = 0,3 mˆ2 e A2 = 0,2 mˆ2, determinar a velocidade dos gases (vg) na seção de saída.

Aula 3 - Estática dos Fluidos

Em nossa 3ª aula terminaremos a Estática dos Fluidos. Falaremos do Princípio de Arquimedes:

Após isso começaremos o tema Cinemática dos Fluidos. Iniciaremos falando de escoamento laminar, de transição e turbulento.

Introduziremos o conceito do número de Reynolds:

Falaremos de Vazão e Velocidade média de escoamento:

E no final falaremos sobre a equação da Continuidade.

Curso da UNICAMP:

Experimento de Reynolds

Aula 2 - Questionário

 Após nossa aula 2, você deverá conseguir responder as seguintes questões:

1> O que é pressão efetiva?

2> O que explica a Lei de Stevin?

3> Explique Empuxo?

4> Por que um Navio Flutua?

Aula 2 - Exercícios de Sala

1> Determine o aumento de pressão do fluido em uma seringa quando uma enfermeira aplica uma força de 42 N ao pistão circular da seringa, que tem raio de 1,1 cm.

2> Uma janela de escritório possui dimensões 3,4 m por 2,1 m. Em consequência da passagem de uma tempestade, a pressão do ar externo cai para 0,96 atm, mas no interior a pressão é mantida a 1,0 atm. Qual a força resultante que empurra a janela para fora?

3> Um pistão com pequena área de seção transversal a é usado em uma prensa hidráulica para exercer uma pequena força f sobre o líquido confinado. Uma tubulação de ligação conduz a um pistão maior com área de seção transversal A. (a) Qual a intensidade F da força que o pistão maior resistirá sem se mover? (b) Se o pistão menor possuir um diâmetro de 3,80 cm e o pistão maior um diâmetro de 53,0 cm, que intensidade da força sobre o pistão menor equilibrará uma força de 20,0 kN sobre o pistão maior?

4> Na prensa hidráulica do exercício 3, qual a distância que o pistão maior deve se mover para suspender o pistão menor de uma distância de 0,85 m?

5> Uma âncora de ferro com massa específica igual a 7870 kg/mˆ3 parece 200 N mais leve na água do que no ar. (a) Qual o volume desta âncora? (b) Quanto ela pesa no ar?

6> Um bloco de madeira flutua em água doce com dois terços do seu volume submerso. Em óleo, o bloco flutua com 0,90 do seu volume submerso. Encontre a massa específica (a) da madeira e (b) do óleo. 

Aula 2 - Estática dos Fluidos

 Em nossa 2ª aula falaremos da Estática de um Fluido.

Iniciaremos definindo Pressão e o Teorema de Stevin.

Falaremos do Princípio de Pascal e Princípio de Arquimedes.

Logo depois falaremos de Pressão Atmosférica, Barômetros e Manômetros.

Na Prática:

Aula na Unicamp

Aula 1 - Exercícios de Sala

  1> A viscosidade cinemática de um óleo é 0,028 mˆ2 /s e o seu peso específico relativo é 0,85. Determine a Viscosidade dinâmica em unidades do SI (use g = 10 m/sˆ2).

2> São dadas duas placas planas paralelas à distância de 2 mm. A placa superior move-se com velocidade de 4 m/s, enquanto que a inferior é fixa. Se o espaço entre as duas placas for preenchido com óleo (ni = 0,1 cmˆ2/s; ro = 830 kg/mˆ3), qual será a tensão de cisalhamento que agirá no óleo?

Aula 1 - Estática e Cinemática dos Fluidos

Em nossa primeira aula falaremos dos critérios de avaliação e como será o curso no semestre. Logo após iniciaremos o primeiro assunto.

Caros alunos, neste blog vocês encontrarão datas importantes, notas de aula, exercícios, vídeos, dicas para resolução de Trabalhos, revisão para prova, enfim tudo que você precisa para ir bem na disciplina Fenômenos de Transportes. Sempre que precisar consulte e no caso de precisar falar comigo envie e-mail para ruvlemes@anhanguera.com.

Em nossa primeira aula, discutiremos o objeto de estudo de Fenômenos de Transporte. Começaremos definindo várias grandezas importantes para disciplina.

(a) Tensão de Cisalhamento

(b) Lei de Newton da Viscosidade

(c) Massa Específica (Densidade)

(d) Massa Específica Relativa (gravidade específica)

(d) Peso Específico

(e) Viscosidade Cinética

(f) Fluido Ideal: Viscosidade zero, incompressível.

Aula 1 de Fenômenos de Transporte (UNIVESP)