exercÍcios de fenÔmenos de transporte

157
UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO ESCOLA DE ENGENHARIA DE SÃO CARLOS DEPARTAMENTO DE HIDRÁULICA E SANEAMENTO EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE RODRIGO DE MELO PORTO SÃO CARLOS 2021

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Page 1: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO

ESCOLA DE ENGENHARIA DE SÃO CARLOS DEPARTAMENTO DE HIDRÁULICA E SANEAMENTO

EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

RODRIGO DE MELO PORTO

SÃO CARLOS 2021

Page 2: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

I

J I

APRESENTAÇÃO

Esta coletânea de problemas tem por finalidade dar aos

alunos da disciplina Fenômenos de Transporte a oportunidade de

aprimorarem os conceitos teóricos desenvolvidos no curso.

Como ela se destina aos alunos dos curso de Engenharia desta

Escola foi dada ênfase especial a assuntos relacionados a Mecânica

dos Fluidos e as Leis Básicas dos Fenômenos de Transportes.

Procurou-se uniformizar conceitos, nomenclatura e simbo­

logia, com objetivo de se padronizar as demais disciplinas de

responsabilidade do Departamento de Hidráulica e Saneamento.

Com isso acreditamos fornecer aos alunos um auxílio didático

para o acompanhamento do curso, sem todavia, dispensar a consulta

aos diversos livros sobre o assunto.

Esta apostila é o resultado da coleção de vários problemas

propostos em listas, provas, exames, tanto na Escola de Engenharia

de São Carlos, como na Faculdade de Engenharia de Limeira da

Unicamp, bem como retirados ou adaptados de exercícios propostos

na bibliografia apresentada.

Queremos apresentar nossos agradecimentos ao CETEPE - Centro

de Tecnologia Educacional para Engenharia, através do trabalho de

datilografia da Sra. Rita de Cássia D. B. Margarido, de desenhista

do Sr. João Paulo Moretti e da ajuda computacional do Sr. Paulo

Ceneviva, que tOrnou possivel a existência deste material.

São Carlos, agosto de 1991.

Page 3: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

SUMÁRIO

Capítulo 1 - Propriedades dos Fluidos. Massa específica. Peso específico. Volume

específico. Gás perfeito. Módulo de elas-ticidade volumétrica ............................. 1

Capítulo 2 - Equação Fundamental da Estática dos Fluidos. Manometria. Estática da atmosfera. Pressões absoluta e relativa. Compressibilidade do ar •••••• J

Capítulo 3 - Forças sobre superfícies Submersas. Força sobre superfícies planas. Força sobre super­fícies curvas. Princípio de Arquimedes •••••••••.• 15

Capítulo 4 - Leis Básicas dos Fenômenos de Transporte. Equação da viscosidade de Newton. Equação de

Fourier para Condução do Calor. Equação de Fick

para difusão . . ...................... -............ 3 7

Capítulo 5 - Cinemática dos Fluidos-Equação da Continuidade.

Campo de velocidade. Distribuição de velocidade.

Sistema relativo. Velocidade média. Escoamento

variável .. ....................................... 53

Capítulo 6 - Aplicações da Equação de Bernoulli.

Sifão. Tubo de Pitot. Medidor Venturi. Medidor tipo diafragm.a . .............................. · ......... 7 3

Capítulo 7 - Teorema da Quantidade de Movimento. Esforços sobre obstáculos. Ressalto hidráulico.

Bloco de ancoraqem . .•••..........•.•...•..••.... ~ 87

i i

i ( I

I

Page 4: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

Capítulo 8 - Aplicações da Equação da Energia.

Perda de carga. Linha piezométrica. Cavitação.

Potência de bombas e turbinas ••••••••••••••••••• l05

Capítulo 9- Análise Dimensional ..••..••••.••••••••••••.•• 117

Capítulo 10 - Semelhança Física e Medidores de Vazão.

Grupos adimensionais. Efeito de escala. Medidores

de vazão tipo diafragma. Norma DIN •••••••••••••• 125

Anexo- Formulário, Gráficos e Tabelas ••••••••••••••••••• 143

iii

Page 5: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

Símbolo

a A b c Cp

C v

c d D e E Eu f F F r g G G h h h

H Hm I J k K L m M Ma n n N p q

Q Q

r r R Rey s t

NOTAÇÃO

Grandeza

Aceleração Área Constante Celeridade Calor específico à pressão constante Calor específico à volume constante Concentração Densidade Diâmetro Espessura Módulo de elasticidade Número de Euler Coeficiente de atrito Força Número de Froude Aceleração da gravidade Vazão em massa Constante universal dos gases Carga;distância vertical Espessura coeficiente de troca de calor por convecção Carga total Altura manométrica Momento de inércia Perda de carga unitária Constante adiabática Condutibilidade térmica Distância Massa Momento Número de Mach Expoente;constante Rotação (rps) Potência Pressão Fluxo de calor por unidade de área Vazão Calor trocado na unidade de tempo Coeficiente Raio Constante particular do gás Número de Reynolds Distância Tempo

i v

Unidade(SI)

mjs

JjKg.K

JjKg.K

m m Pa

N

=,i:3 mN/Kg mol K m m

Wjm2 .K

m m4 m m/m

W/m°C m kg N.m

1/s Kgm N/m2

W~m2

m js

w

m mNjKg.K

m s

Dimensão

LT- 1

L2 T- 2 8

L2 T- 2 8

L L

-1 -2 ML T

MLT- 2

LT- 2

-1

~T-28 L L

L T

Page 6: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

i I

Símbolo Grandeza

T u v v Vol w w We X x' y Y' z a {3 7 a e ., 8 À

IJ. v tP Tl

n p (]"

't"

t/1 w

Temperatura Componente de velocidade Componente de velocidade Velocidade Volume Componente de velocidade Peso Número de Weber Distância Distância ao centro de pressão Profundidade Distância ao centro de pressão Distância vertical AngUlo Ângulo Peso específico Espessura Rugosidade absoluta Rendimento Ângulo Escala de semelhança Viscosidade Viscosidade cinemática Coeficiente de vazão Constante Parâmetro adimensional Massa específica Tensão superficial Tensão de cisalhamento Coeficiente de pressão Velocidade angular

v

Unidade(SI)

oc ' m/s mjs m~s m mjs N

m m m m m

N/m 3

m m

Kgjm 3·

N/m N/m 2

radjs

Dimensão

L L L L L

-2 -2 ML T L L

-1 -1

~TT

-3 ML

-2 MT

-1 -2 ML T

T -1

Page 7: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

CAPÍTULO 1

PROPRIEDADES DOS FLUIDOS

1.1 - Dar as dimensões de:

a) Potência;

b) Módulo de elasticidade;

c) Peso específico;

d) Velocidade angular;

e) Energia;

f) Momento de uma força;

g) Coeficiente de Poisson;

k) Viscosidade cinemática;

1) Pressão;

m) Tensão de cisalhamento;

n) Calor trocado por unidade

de tempo;

o) Descarga (vazão em massa);

p) Fluxo de calor;

h) Deformação unitária; q) Velocidade;

i) Tensão superficial; r) Aceleração.

j) Coeficiente de transmissão

de calor convectivo;

1.2 - A seguinte equação é dimensionalmente homogênea.

F = 4 E y [ (h-y). (h - ~ ) . t-t

3 ]

onde:

E = módulo de Young

u = coeficiente de Poisson

d,y,h = distâncias

Qual é a dimensão t?

R = relação de distâncias

F = força

1.3 - Se a água tem um módulo de compressibilidade volumétrica 2 E = 21.000 kgfjcm , qual o acréscimo de pressão requerido

para reduzir seu volume de 0,5%?

1.4 - Qual o valor do volume específico em m3jkgf, de uma

substância cuja densidade vale 0,8.

1.5 - Determinar o peso específico do ar à pressão atmosférica

normal p = 1,033 kgfjcm2 e a temperatura de 27°C. Dado a

constante do ar R = 287 N•mjkg.K.

1

Page 8: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

1.6 - A massa específica da água a 20°C e a pressão atmosférica

vale 102 UTM/m3• Calcular o valor da massa específica de um

volume de água que sofreu um acréscimo de pressão de 2 1000 kgf/cm , mantendo-se a temperatura.

1.7 - Determinar o valor da constante R, em N.mjkg.K, para o ar

atmosférico, supondo que este seja composto de 80% de

nitrogênio e 20% de oxigênio.

Dados: massa molecular do nitrogênio - 28 kg

massa molecular do oxigênio - 32 kg

const. universal dos gases 8.312 N.mjkg.mol.K

1.8 - Qual o módulo de compressibilidade volumétrica de um

líquido que tem um aumento de O, 02% na massa específica

para um aumento na pressão de 4800 kgfjm 2 ?

1.9 - Um balão sonda de formato esférico foi projetado para ter

um diâmetro de 10m a uma altitude de 45.000m. Se a pressão

e a temperatura nesta altitude são respectivamente 2. 000

kgfjm2 (abs) e - 60°C, determinar o volume de hidrogênio a

10.000 kgfjm2 ( abs) e 20°C necessário para encher o balão

na Terra.

FOLHA DE RESPOSTAS

1.2 - ltl = ILI

1.3 - àp = 105 atm

1.4 -3 3 - v = 1, 25 x 10 m jkg s

1.5 - 7 = 1,171 kgf/m3

1.6 - p = 106,97 UTM/m3; p = 106,86 UTM/m3

1.8 - E = 2.400 kgfjcm2

1.9 - Vol = 144 m3

2

Page 9: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

i.

I

CAPÍTULO 2

EQUAÇÃO FUNDAMENTAL DA ESTÁTICA DOS FLUIDOS

2.1 - Demonstrar que a equação fundamental da estática dos

fluidos : =- 7, pode ser deduzida diretamente da equação

geral da Física f = - V~, onde f é uma força por unidade de

volume e ~ um campo escalar, que no caso seria o campo de

pressões dentro da massa fluida.

2.2 Um campo ~e forças, por unidade de massa do material, é

dada por B = 16 x i + 10j. Se a massa específica do

material é dada por p = x2 + 2z, qual é a força resultante

sobre o material contido região mostrada na figura?

y

3

X

2.3 - Pode-se obter um campo vetorial tomando o gradiente de um

2.4

2 3 campo escalar. Se ~ = xy + 16t + yz qual é o campo

grad ~? Qual é o módulo do vetor grad ~ no ponto {0,3,2)

quando t=O.

- Dada a seguinte distribuição hipotética de pressões

p = xy + (x + z2) + 10, qual a força por unidade de

volume sobre um elemento do meio Sluido situado no ponto

X = 10, y = 3, z = 4, na direção e = 0,95i + Q 1 32j?

2.5 - Qual a pressão relativa em um ponto de um fluido distante h

da superfífie livre se a massa específica do fluido é 3 variável e dada por p = p + c h ( UTM/m ) onde p é a massa

o 1 o

específica na superfície e c uma constante. 1

3

Page 10: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

2.6 - O peso específico da água em um oceano pode ser calculado

pela relação empírica 7 = 7 + K ~ h I onde 7 é o peso o o

específico na superfície e h é a distância entre a superfície do oceano e um ponto qualquer da massa de

água. Determine uma expressão para a pressão relativa em um

ponto qualquer situado a uma distância h abaixo da

superfície.

2.7 -Se na superfície de um líquido em repouso o peso específico

é 70

e o módulo de compressibilidade cúbica E for

constante, determine o peso específico do líquido a uma

distância h abaixo da superfície livre. Depois, mostre que,

se o líquido for a água, E = 21.000 kgfjcm2, para

profundidades relativamente baixas, por exemplo h = 100 m,

para propósitos práticos, a água pode ser considerada

praticamente incompressível.

2.8 Qual é a diferença de pressões entre os pontos A e B dos

depósitos da figura?

2. 9 - Qual a diferença de pressões entre os depósitos A - e B?

Densidade relativa do mercúrio igual a 13,5.

AR

MERCURIO

FIG. 2.8 FIG.2.9

2.10 - Qual a pressão P no ponto mostrado na figura abaixo? a

Densidade relativa do óleo igual a 0,8.

2.11 - Suponhamos unidos dois depósitos por um tubo de secção

constante em forma de 11U11 , como na figura. Os depósitos

estão cheios de água e suas cotas piezométricas são

4

Page 11: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

..

respectivamente h e h (h1 > h2). As partes escuras do 1 2 manômetro contém mercúrio e o resto contém água. Pede-se

determinar a diferença de cotas (h h 2) 1 entre os

reservatórios. Dados 7ag, 7Hg e h.

ABERTO

FIG. 2.10 FIG. 2. li

2.12 - Um avião munido de um barômetro sobrevoa uma região do

Atlântico cuja distribuição média de temperatura é indicada

abaixo. o barômetro indica uma pressão absoluta de O, 275

kgfjcm2. Calcular a que altura voa o avião.

R = 287 N.mjkg.K

2.13 - Na medida de pequenas pressões de ar, utiliza-se um

manômetro de tubos em "U" cujo plano é inclinado de um

ângulo a relativamente à horizontal. Sabendo-se que o

fluido manométrico é álcool, de massa específica p = 0,78 x

102 UTM/m3, qual é a diferença de pressões Ap medida pelo

manômetro, expressa em mm de columa de água, quando a

distância entre os dois meniscos, contada segundo a linha

de maior declive do plano do manômetro for igual a

0,45m. Adotar a = are sen 1/2.

H(m)

FIG. 2.12

5

Page 12: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

2.14 - Nas medidas de pressões elevadas utiliza-se uma combinação

de manômetros de peso morto, com um manômetro de coluna

líquida de um só tubo, conforme esquema. Conhecendo-se os

valores dados na figura, determinar a pressão no

reservatório que contém água. Dados ; , ; . e Hg Oleo

2.15 - Nas medidas de pressões com grande precisão, utiliza-se um

micromanômetro; a figura mostra um determinado tipo. Neste

sistema empregam-se dois líquidos imiscíveis de pesos

específicos

recipientes

desprezíveis,

;1

e ;2). Se

depósitos C

;1

e ;2

respectivamente. Supondo que nos

A e B temos gases de pesos específicos

calcular P a - P b em função dos dados ( cS , d,

a área da secção reta do tubo é ~, e a dos

e D é ~, determinar cS em função de d, e

justificar porque quando ajA for muito pequeno e ;1

quase

igual a ;2

, uma pequena diferença de pressão P P a b

produzirá uma grande variação de d, o que dará por sua vez

um instrumento muito sensível.

FIG. 2.14 FIG. 2.15

2.16 - Tem-se um tubo barométrico situado ao nível da superfície

livre de uma represa, na cota z = 520 m, indicando pressão 1

atmosférica local de 746 mmHg. Em uma secção da adutora que

sai da represa, situada na cota Z2

= 20 m, tem-se outro

tubo barométrico indicando pressão atmosférica local de

760 mmHg. Qual a pressão relativa, em Kgfjcm2, no eixo da

adutora na cota z = 20 m, sabendo-se que não há escoamento 2

através da adutora. Dado ; = 103 kgfjm3•

6

Page 13: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

2.17 - Determinar analiticamente a diferença de pressões P P A B

entre os eixos dos dois reservatórios A e B indicados na

figura. Considerar como grandezas conhecidas ~hg, ~ag, Ah,

Ah1

e Ah2

FIG. 2.17

2.18 - Determinar as pressões efetivas e absolutas:

1) do ar

2) do ponto M, da configuração abaixo

Dados: leitura barométrica local 735 mmHg

densidade relativa do óleo 0,85

densidade relativa do mercúrio 13,6

2.19 - Em uma atmosfera adiabática a pressão varia com o volume

específico da seguinte forma Pvk = cte, onde k é uma

constante igual a relação dos calores específicos CP e Cv.

Mostrar que a expressão que relaciona a pressão P e a

elevação z para esta atmosfera, utilizando como referência

o nível do solo (índices zeros) é:

o k-1 ~ ( z - z ) --k- o p = p

Hg~~~~-----FIG. 2.18

7

Page 14: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

2.20 -

2.21 -

Determinar pa' p e Poabs na configuração abaixo sendo

o

dados:

h = 0,1 m h= 0,2 m b a

100 UTM/m 3 p = p latm pb = = 2 b

latm 1.033 kgfjcm 2 g = 10 mjs 2 =

A figura representa um recipiente contendo um líquido

mantido a nível constante, cuja temperatura varia

linearmente com a profundidade, decrescendo da superfície ~.

para o fundo, onde vale 20°C. A taxa de variação é igual a

40°Cjm. Sabe-se que o peso específico do líquido varia

linearmente com a temperatura,

aumenta, com uma taxa de variação

peso específico vale 1.200 kgfjm3•

e os dados da figura calcular

diminuindo quando esta

de 5 kgfjm3 /°C. A 20°C o

Com as informações acima

o valor da altura H da

superfície livre do líquido contido no recipiente '1 = Hg

= 13600 kgfjm3•

H Hg \

-.- J:ocm pc.J I

1m

FIG. 2.20 ~ FIG. 2.21

2.22 - uma atmosfera tem uma temperatura ao nível do mar de 27°C e

cai 1°C para cada 275m de elevação. Se a constante do ar é

de 287 N.mjkg.K, qual é a elevação sobre o nível do mar

onde a pressão é 70% da que existe sobre o nível do mar?

2.23 - Para medida de pequenas variações de pressão em gases,

utiliza-se algumas vezes o manômetro de cúpula. Basicamente

consiste em uma cúpula cilíndrica de raio R e espessura de

parede e, colocada em um determinado líquido, como na

figura e sustentada por um contra-peso W. o gás cuja

8

Page 15: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

variação de pressão se deseja medir fica aprisionado na

câmara C formada pela superfície do líquido e o fundo da

cúpula cilíndrica. Para um líquido de peso específico 7 e

um gás cuja pressão ~ deseja-se medir, calcular:

1) A expressão ~~' isto é, a relação entre a variação de

pressão e a variação z, demonstrando que este manômetro

é realmente sensível, isto é, para pequenos dp teremos

grandes dz.

2) Para R = 100 mm, e = 1,0 mm calcular o deslocamento

vertical da cúpula, devido ao aumento de pressão no gás

de 1 mm de coluna d'água.

2.24 - Calcule âH

Patm v--= z

GÁS

p

.., FIG. 2.23

2.25 - Calcular a leitura, em kgfjcm2, do manômetro A da figura.

Densidade relativa do mercúrio 13,6. 0,2 kgftcm2 ( VÁCUO)

AR

102,00 AR

100,00 . AR

dt = 0.80

A

FIG. 2. 25

FIG. 2.24

. AR." • .

t I 0, 15m

Hg _L

2.26 - Determinar a altura x e a pressão do ar dentro da

campânula, na configuração abaixo. Dado: densidade relativa

do mercúrio 13,6.

9

Page 16: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

2.27 - Calcular a diferença de nível Ah entre as superfícies dos

dois reservatórios que contém água, quando o desnível

manométrico vale 0,50 m. Densidade relativa do líquido

manométrico igual a 0,70.

t-·20m

_tsom

FIG. 2.27

FIG. 2. 26

2.28 - Dado o dispositivo da figura, calcular a pressão relativa

na câmara ( 1) quando o manômetro de Bourdon indica uma

leitura de 2,5 kgfjcm2• Dado 7 = 13.600 kgfjm3

• Hq

2.29 - Os dois recipientes da figura são fechados e cheios de ar.

Quando as leituras nos manômetros A e C forem as indicadas,

determinar o desnível de mercúrio x. Leitura barométrica

local 750 mmHg.

2,0kgftcm2 ABERTO---..,.

AR . Hg

AR .

FIG. 2.28 FIG. 2. 29

2.30 - o manômetro mostrado na figura mede uma pressão cor­

respondente a o, 10 m de coluna de mercúrio. Se a pressão

absoluta no ponto A for dobrada, qual será então a leitura

no manômetro, em metros de coluna de mercúrio?

Pressão atmosférica local 740 mmHg.

10

Page 17: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

2.31 - Determinar o desnível no fluido manométrico de d = 1,60,

dentro do manômetro em "U", quando a válvula V for aberta .

Hg

FIG.2. 30

. -AR.· ___ -

2.10m

Q90m

OLEO dr = 0,85

FIG. 2.31

v

2.32 - Um cilindro oco de altura l = 0,20 m é mergulhado em água

até uma profundidade h = 1,00 m. Determinar a altura d'água

x dentro do cilindro supondo que o ar aprisionado no

cilindro se comprima isotermicamente, durante o processo.

Dado: leitura barométrica local= 735,7 mmHg.

2.33 - Determine o valor de ~H no manômetro da figura.

2.34

N_A_ r=

r---, 1 I I

1 I l•0.20m I I I

1 I

AR

FIG_ 2.32

IS,Om 1 I

1,0 m+ _..._ __ _,

FIG. 2. 33

PH 0

= IOOOkgtm3

2

àH = ?

No manuseio de substâncias químicas é mui to usado um

dispositivo denominado "pipeta 11 • A pipeta consiste de um

tubo de vidro aberto nas duas extremidades, que é

introduzido verticalmente no líquido a ser utilizado. A

extremidade superior é então tapada pelo polegar e o tubo

retirado, trazendo líquido suportado pela pressão

atmosférica. Quer-se retirar um volume Volo conhecido de um

líquido tóxico, p = p , através de uma pipeta de diâmetro d 1

11

Page 18: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

e comprimento L, conforme a figura 2.34. Determine a pro­

fundidade x a que a pipeta deva ser introduzida no líquido,

antes de ser tapada na extremidade superior, para retirar

exatamente o volume Valo.

VOLUME Vol0

( 1) ( 2)

FIG 2 34

12

Page 19: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

FOLHA DE RESPOSTAS

~

2.2 - F = 8448i + 2000j

2.3 - 'iJtj> = yi + (x + z3)j + 3 yz 2k;

2.4 - f = -7 unidades

2.5 - p (po h+ h2

= g c -) 1 2

2.6 - p 7 h + 2 Kh3/2 = -3-o

7 e 2.7 o - 7 = e - 7 h o

Para h = 100 m ~ 7 = 1000,48

2 · 8 - PA- PB = 7 Hq d2 - 7 H o(d2 + d3) 2

I VtJ>

kgfjm 3

2.9 - PA- P8

= 7Hq d4

COS 45° + 7Hqd3 - 78 0

d 1 2

2.10 - P = 180 kgfjm2 (relativa) A

2.11 - Ah = 2 h ("'H - 7 H o>

2

2.12 - z = 7.473 m

2.13 -h= 17,2 em de água

I =

p 2.14 - P = -8 + 7

r Hq Z2 -"'H O Z1- 70

Z3 (relativa) 2

2.15 - c5 =

d =

2.16 - Pr

2.17 - p -A

2.18 - p ar

p ar

p H

p H

2.20 - PA p

A p

o

a --x- d

Ap

(72 71) + a - --x- 71

= p

= = = =

= = =

49,98 kgfjcm·2

B = (Ah + Ah ).(7 - "'H 1 2 Hq

0,340 kgf/ m 2

(rel.)

1,340 kgf/ m 2

( abs.)

0,3655 kgfjcm 2 ( rel. )

1,3655 kgfjcm 2 ( abs.)

50 UTMjm3

-100 kgfjm2 (rel.)

10.230 kgfjm2 (abs.)

2.21 - H = 1.92 m 13

o) + "'H A h o 2 2

37

Page 20: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

2.22 - Z. = 3096 m

2.23 - dp 21'e dz =--R-

dz = - 50 :mm

2.24 - â.H = 1,875 m

2.25 - p 0,796 kgfjcm 2 =

2.26 - X = 3.22 m p 0,322 kgfjcm 2 = ar

2.27 - âH = 0,15 m

2.28 - p 2.704 kgfjcm 2 = • I

2.29 - X = 1,72 m

2.30 - L = 0,90 m.c.Hg

2.31 - h = 0,87 m

2.32 - X = 2 em

2.33 - âH = O

2.34 - X = L -

( 4. Volo Pat- p .g. )

1 d 2 v 1 ______ Tl.:...:...:..• .:.:._ __ • ( L _ 4 • O 2

o)

Pat Tl.d

14

Page 21: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

•.

I '

I •

3.1

CAPÍTULO 3

FORÇAS SOBRE SUPERFÍCIES SUBMERSAS

Determinar a força resultante sobre a

superfície submersa. Determinar de

resultante.

parte superior da

forma completa a

3.2 Determinar o módulo e a linha de ação da força resultante

da ação dos fluidos sobre a comporta mostrada. Dado 780

= 2

= 1000 kgfjm3• Pman = 7 kgfjcm2

2,4m

FIG. 3.1 FIG. 3. 2

3.3 - Que altura de água fará girar a comporta da figura no

sentido dos ponteiros do relógio? A comporta tem uma

largura de 2 m. Despreze o atrito e o peso próprio da

comporta.

3.4 - A placa OB mostrada na figura tem largura b e comprimento

a e é articulada em Q. Se o peso da placa é W e esta é

suportada pela coluna d'água, determinar o ângulo e de

equilíbrio em função da altura h da coluna d'água.

h

FIG.3.3 FIG.3.4

15

Page 22: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

3. 5 - A comporta ABCDEF da figura, articulada no extremo A,

mantém-se em equilíbrio pela ação da força horizontal H

aplicada em F. Sendo a largura da comporta i qual a 2, O m,

determinar o valor da força H e as componentes horizontal e

vertical da força que solicita a articulação A.

3.6 - Determinar a força necessária para levantar

quadrada da figura, cujo peso é 500 kqf.

= 1000 kqfjm3•

F - H 0,3m

- ;, 0,3m --

I E \1-:J

I 0,4 m

1,~ l,Om ·I

- I ---HzO O,Sm

A

~o H20

FIG. 3.5 FIG. 3.6

a comporta

Dado 7H 0

= 2

- ITo.sm --

3.7 -A comporta da figura pode qirar em torno do ponto o. Determinar a mínima altura h para a qual a comporta irá

abrir. Dado 7H 0

= 1000 kqfjm3•

2

3 • 8 - Determinar o mínimo valor de Z, para o qual a comporta da

figura girará em torno do ponto o, se a comporta é

retanqular de 2 m de largura. Dado 7H 0

= 1000 kqfjm3•

2

0,5 kgf/cm2

z o Ji(

. ·. . - ·. ~ :

..• ·• . . . AR h

O ..,_._1. ---=2'-"'---m --~ :.·:-<;-v

Sm ·_: ; ...... _. ·.: ... _

: -~ :· .: ... ·'

FIG. 3.7 FIG. 3.8

16

~ I

Page 23: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

I•

3.9 A figura representa a secção de uma barragem de concreto.

Admitindo que não haja subpressão, determinar para um

metro de largura, as componentes horizontal e vertical do

empuxo de água sobre a face de montante. Supondo um

coeficiente de atrito entre a barragem e o terreno da base,

igual a o, 4, verificar se haverá tombamento da barragem.

Verificar a estabilidade ao deslisamento. Definir

coeficiente de segurança em relação ao escorregamento e

tombamento e calcular seus valores para a barragem. Peso

específico do concreto igual a 2,4 tonfjm3•

3.10- Fazer o exercício 3.9., admitindo um diagrama de sub-pres­

são hidrostática, triangular, agindo sobre a base da

barragem, e cujo maior valor da pressão vale 8 7, e mostrar

que a resultante das forças ativas passa pelo terço médio

da base da barragem. Traçar o diagrama de tensões para a

base da barragem. Adote um coeficiente de atrito entre o

maciço e a base igual a 0,6.

12m

FIG.3 .lO

3.11 - A comporta retangular mostrada na figura está articulada em

A e apoiada em uma parede vertical lisa em B. A largura da

comporta é 5 m. Determine as componentes horizontal e

vertical das reações em A e B. Dado = 78 0

= 1000 kgf/m3•

2

3.12 - Imagine um líquido que quando está em repouso se

estratifica de forma que seu peso específico é proporcional

a raiz qu~drada da pressão. o peso específico na superfície

17

Page 24: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

livre é 7 • Qual é a pressão em função da profundidade h o

medida a partir da superfície livre? Qual é a força

resultante sobre uma das faces da placa que é mostrada na

figura. A largura da placa é b.

A

12m

Bm B

H~

A

FIG. 3.11 FIG. 3.12

3.13 - Determinar o módulo e o ponto de aplicação da resultante

das forças devido aos fluidos que atuam sobre a comporta da

figura, de 1,50 m de largura e articulada em o. Despreze o

peso da comporta.

3.14 - Determinar o momento M, necessário para que a comporta da

figura mantenha-se fechada. A comporta está articulada em o e apoiada em B. Largura da comporta 1,80 m.

2 0,3 kgf/cm O,Sm

O,Sm

FIG. 3. 13

dr= 5, O

FIG. 3.14

3.15 - A comporta AB de 1 metro de largura é articulada em B e

repousa sobre uma superfície lisa em A. A comporta separa

dois reservatórios contendo água. No reservatório da

esquerda existe um ••colchão" de ar comprimido, e o

manômetro colocado em C, indica uma pressão de 0,3 kgfjcm2•

18

Page 25: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

O reservatório da direita é aberto para a atmosfera. Com os

dados da figura, calcule as componentes da reação na

articulação B. Dado 78 0

= 1000 kgfjm3•

2

3.16 - A comporta triangular ABB de peso desprezível é articulada

por um eixo que passa por BB e apoiada em A. Um peso w colocado em C e rigidamente ligado a placa ABB, serve de

contra-peso para manter a comporta fechada. Determinar o

peso W para que a comporta esteja na iminência de abrir,

quando a altura d'água no canal for h = 0,6 m.

~:-+]:-~--1-:±:.~...! w -

!• 1,20~

t:~: ," lo,sm __l_

h=0,6m

H f> A

4m Visto A-A

FIG. 3.15 FIG. 3.16

3.17 - Calcular o módulo e o ponto de aplicação, com relação a

superfície livre, da força provocada pela água sobre um

lado de área plana vertical mostrada.

3.18 - A comporta retangular mostrada na figura, de peso

desprezível, está articulada em O e apoiada em B.

Determinar a altura h, a partir da qual a comporta girará

em torno do eixo que passa em o.

- r 1,20m 1,50m 1,20 m -= -

I, 20m

B

0,90m

FIG. 3.17 FI G. 3_ 18

19

Page 26: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

3.19 - Determine o módulo da força resultante que atua sobre a

superfície esférica da figura e explique porque a linha de

ação passa pelo centro o.

3.20 - Qual é a força resultante sobre a comporta AB, cuja secção

é um quarto de circunferência? A largura da comporta é

1,2 m. Determine a cota a partir da soleira, do centro de

pressão.

1 3m SOem

A

FIG. 3.19 FIG. 3.20

3.21 - A comporta ABCO de peso desprezível, separa dois depósitos

com líquidos de peso específico 7 e 7 • Sendo r o raio da 1 2

circunferência e estando a comporta em equilíbrio na

posição mostrada na figura, determine a relação 72

/ 71

• A

comporta está articulada em c.

3.22 - Determine a força horizontal devido aos fluidos que atuam

sobre o obturador cônico mostrado na figura.

A

h 29

FIG. 3.21 FIG. 3. 22

20

Page 27: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

3.23 - Determine as componentes horizontal e vertical da re­

sultante do empuxo sobre a superfície cilíndrica da figura,

cujo raio é 1,0 m e cuja geratriz mede 4,0 m.

3.24 - Determine o módulo e o ponto de aplicação das componentes

horizontal e vertical da força exercida pela água sobre a

comporta AB da figura sabendo-se que sua largura é de 3,0 m

e o raio é de 0,9 m e a comporta está articulada em c.

2,5 m ~ B

FIG. 3. 23 FI G. 3.24

3.25 - O peso específico de un 11 iceberg11 é de 915 kgfjm3 e o da

água do mar é de 1.025 kgfjm3• Se da superfície livre do

mar emerge um volume de 11 iceberg11 igual a 30.000 m3 qual

é o volume total do 11 iceberg11 ?

3.26 - Um cilindro de ferro fundido de 30 em de diâmetro e 30 em

de comprimento é imerso em água do mar ('1 = 1030 kgfjm3).

Qual o empuxo que a água exerce sobre o cilindro? Qual o

empuxo se o cilindro fosse de madeira? Neste caso, qual

seria a altura submersa do cilindro? 7 mad = 750 kgfjm3•

FIG. 3.26

21

Page 28: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

3.27 - Calcular o raio mínimo que deve ter a esfera oca e peso

desprezível a fim de que a comporta articulada em o não

abra. Admita que o cabo que liga a esfera à comporta bem

como a roldana A sejam ideais. Dado: 780

= 1.000 kgfjm3•

2

3.28 - A figura mostra um reservatório com uma abertura circular

fechada por uma esfera. A pressão no interior do

reservatório é de 50 lbfjpol2 (absoluta). Qual a força

horizontal exercida pela esfera sobre a abertura?

Dado latm = 14 1 7 lbf/pol2•

AR A

0,6 m

FIG. 3.27 FIG. 3. 28

3.29 -Uma semi-esfera cheia de líquido está submetida a pressão

correspondente a uma altura h. Achar o empuxo vertical na

parede interior da semi-esfera de raio r. Dado peso

específico do líquido 7·

3.30 - Uma cúpula hemisférica cobre um tanque fechado. Se o tanque

está completamente cheio de gasolina (densidade relativa = = o 1 72) 1 e o manômetro indica a pressão de O, 9 kgfjcm2

1

qual é a força total sobre os parafusos que prendem a

cúpula?

PARAFUSO /

h

I,SOm

dr =O, 72

FIG. 3. 29 FIG. 3. 30

22

Page 29: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

3.31 - Uma comporta cilíndrica de raio r e largura t, barra a

água, como mostra a figura. O contato entre o cilindro e a

parede é liso. Calcular a força exercida contra a parede o

peso da comporta, para que o nível d'água seja o mostrado.

Determine também as linhas de ação das componentes

horizontal e vertical da força devido a água sobre a

comporta, tomando como referência o ponto o.

3.32 - Determine o módulo, direção, sentido e o ponto de aplicação

das componentes horizontal e vertical da ;orça devido ao

líquido de peso específico 7, sobre a comporta cilíndrica

de comprimento t e a secção igual a 3/4 de circunferência

de raio r.

h

FIG. 3.31 FIG. 3. 32

3.33 - Verificar as condições de estabilidade da barragem da

figura, por metro de largura, calculando os coeficientes de

segurança ao deslizamento e ao tomabamento. Verificar se há

possibilidade de aparecer tensões de tração na base da

barragem. Coeficiente de atrito entre a barragem e a

fundação o, 50. Determinar também a tensão de compressão

mínima, na base do maciço.

3.34 - Um submarino pesa 900 tonf. Com esse peso ele flutua na

superfície da água doce com 90% do seu volume total imerso.

Que volume de água deve ser admitido em seus tanques a fim

de que ele possa submergir totalmente? 2 Dados: g = 9,8 mjs

p = 102 UTM/m3

23

Page 30: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

4m

6m

~~

I I 1 P = 120 ton

·I

3.35 - Determine o módulo e as linhas de ação, em relação ao ponto

O,das componentes horizontal e vertical da força que a água

exerce sobre o cilindro mostrado na figura. O cilindro, de

0,80 m de diâmetro, está articulado por um eixo horizontal

que passa por o. Calcule as forças por unidade de largura

no cilindro.

3.36 - O cilindro de 3,0 m de comprimento está articulado no ponto

A. Calcular o momento, em relação ao ponto A, requerido

para manter em equilíbrio o cilindro, na posição mostrada.

-dr= 0,80 0,6m )M

-H~ 0,6m

FIG. 3. 35 FIG. 3. 36

3.37 - A figura mostra uma comporta semi-esférica de ferro fundido

(dr = 7,8) articulada em A e simplesmente encostada em B.

Determine os módulos das componentes horizontal e vertical

das forças em A e B. o centro de gravidade da semi-esfera

dista 3~ da base onde r é o raio.

24

Page 31: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

3.38 - o cilindro de 0,60 m de diâmetro e 2,0 de comprimento está

em repouso na posição mostrada na figura. Determinar o

módulo e a linha de ação com relação ao ponto o, das

componentes horizontal e vertical da força devido a água

sobre o cilindro.

FIG. 3. 37 FIG. 3.38

3.39 - Determinar os módulos das componentes horizontal e

vertical, bem como suas linhas de ação com relação ao ponto

o, da força devido a água sobre a comporta tipo setor,

mostrada na figura. A comporta é articulada a um eixo que

passa pelo ponto o e seu comprimento é 6,20 m.

3.40- Um sarrafo de pinho de secção reta (2,5 x 5 em), está

articulado em B. A extremidade A está presa ao piso do

depósito que contém água, por um cordão c, mantido

vertical • Com os dados da figura, calcule a tensão no

cordão. Dado: massa específica do pinho p = 17 gjcm3•

8

FlG. 3. 39 FIG. 3.40

25

Page 32: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

3.41 - Dois cubos iguais de 1 m3 de volume, um de densidade

relativa igual a 0,80 e outro de 1,10, estão unidos

mediante um cordão curto e colocados na água. Que volume,

do cubo mais leve, fica acima da superfície livre da água?

Qual a tração a que o cordão está submetido?

3.42 -Um cubo de 60 em de aresta, tem sua metade inferior de

densidade relativa igual a 1,4 e a metade superior igual a

0,6. Está submerso na massa de dois fluidos imiscíveis, o

inferior de densidade relativa igual a 1,2 e o superior de

0,9. Determinar a altura do cubo que sobressai por cima da

interface dos dois líquidos.

V e= ? SUP. LIVRE

dr = 0,9

dr = 1,10 dr = I, 2

FIG. 3.41 FIG. 3.42

3.43 - Determinar a densidade e o volume de um objeto que pesa

3 kgf quando colocado na H20 e 4 kgf quando colocado em·um

óleo de massa específica relativa 0,8.

3.44 - Deseja-se determinar a densidade em gjcm3 de uma pequena

amostra de basalto, para isso foi determinada a massa da

amosta no ar e na água, a primeira medida foi de 31 g e a

segunda de 20 g. Qual a densidade da amostra?

3.45 - O densímetro é um aparelho destinado a medir a densidade

relativa dos líquidos, baseado no princípio da flutuação. o aparelho é tarado com pequenas esferas metálicas, para que

seu peso seja w. O densímetro tem uma haste de secção reta

' ,, '.'

26

'' I '

Page 33: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

constante e igual a ~· É feita a calibração do aparelho

colocando-o em água destilada (dr = 1), determinando-se o

volume submerso V é marcando-se na haste, o zero da o

escala, correspondente ao nível da superfície livre da

água. Quando o densímetro flutua em outro líquido a haste

sobe ou desce em relação ao zero da escala de calibração,

de uma altura âh, como no diagrama da direita. Calcular em

função de V , s e âh a densidade relativa dr de um líquido o

qualquer.

3.46 - A parede de um reservatório d'água tem a forma apresentada

na figura. As ondulações tem a forma de semicircunferências

de raio R. Determinar a força horizontal provocada pela

água e seu momento em relação ao ponto A. A largura do

reservatório é L e pede-se a resposta para um número n de

ondulações.

ÁGUA DESTILADA

o

w

à h

FIG. 3. 45

A

~o

dr

w

FIG. 3.46

3.47 - Qual o valor do empuxo sobre a esfera da figura se as

secções do depósito estão totalmente isoladas uma da outra.

3.48 - o cilindro da figura está cheio com um líquido conhecido.

Determine:

a) a componente horizontal da força sobre AB por pé de

comprimento, inclusive sua linha de ação em relação ao

centro o. b) a componente vertical da força sobre AB por pé de

comprimento, inclusive sua linha de ação, em relação ao

centro o.

27

Page 34: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

Patln

A 2,5m

ÓLEO dr= 0,80

FIG. 3.47 FIG. 3. 48

3.49 - Calcular o módulo e o ponto de aplicação (em relação ao

ponto O) , da resultante das forças devido aos fluidos,

agindo sobre a tampa do depósito cilíndrico de raio r, com

meia secção contendo água e meia secção contendo ar sob

pressão.

Dado: momento de inércia de um círculo, com relação ao 4.

diâmetro rrr • ~

3.50 -Uma comporta cilíndrica de raio r

igual a 2 , o m, retem óleo e água,

= 0,60 m e largura

conforme a figura. o contato entre o cilindro e a parede, é liso. Calcular a

força exercida contra a parede e o peso da comporta, para

que os níveis dos líquidos sejam os mostrados. Determine

também as linhas de ação dos componentes horizontal e

vertical da força devido aos líquidos sobre a comporta,

tomanqo como referência o ponto o.

lt._~ Ar r

o~ r~~ ~

~o ' r

"""' TAMPA

FIG. 3 .49 F I G. 3. 50

28

Page 35: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

.,

3.51 - A comporta de peso desprezível, de largura L, está suspensa

por um eixo que passa pelo· ponto o, e separa dois

reservatórios que contém água. Qual deverá ser o valor da

medida x, para que a comporta permaneça na posição da

figura, sem haver tendência de girar? Despreze o atrito no

ponto A.

3.52 - Determine o módulo e a linha de ação, com relação ao ponto

c, das componentes horizontal e vertical da força devido a

água, sobre a comporta ABC de 4 m de largura.

r- X •1-,----==-

2r

FIG. 3.51 FIG. 3.52

3.53 - Determinar o módulo, direção, sentido e o ponto de

aplicação dos componentes horizontal e vertical da

força devido ao líquido de peso específico '1, sobre a

comporta AB de comprimento L e secção igual a 1/4 de

circunferência de raio R. Relacionar as linhas de ação dos

componentes com o ponto o.

3.54 - Determinar o mínimo valor da força F para manter a comporta

de 1,20 m de comprimento, peso desprezível e cuja secção é

1/4 de circunferência de r = 1 m, em equilíbrio. A comporta

é articulada em A.

1 H

8

FIG 3. 53

29

2,0m

2 P = 0,25 kgf /em

FIG. 3. 54

Page 36: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

3.55 - Na parede de um depósito há uma chave de fechamento que

gira em torno de o. Seu comprimento é L e sua secção é 3/4

de círculo. Calcular:

a) Os empuxos vertical e horizontal sobre o eixo da chave,

devido ao líquido de peso específico 7·

b) A inclinação do empuxo em relação a um plano horizontal.

c) o momento em relação ao eixo da chave.

3.56 - A quilha de um navio é curva na forma de um arco de círculo

de 1, o m de raio. Com a água no nível mostrado, calcule

para uma faixa de 2,0 m de largura, as componentes

horizontal e vertical da força de pressão sobre A - B, bem

como as respectivas linhas de ação. 3 Dado 7 = 1025 kgf/m .

mar

FIG. 3. 55

2,70m

lm o r--- e 1 mi

A

FIG. 3.56

3.57 - Calcular a força necessária para manter a comporta de 1,2 m

de largura, mostrada na figura fechada, quando R = 0,45 m.

A comporta está articulada em A e tem peso desprezível.

3.58 - A comporta AB mostrada na figura é articulada em A e

repousa contra uma parede vertical perfeitamente lisa em B.

A comporta tem 6, O m de largura. Com a água no nível

mostrado, determine as componentes horizontal e vertical das

reações em A e B. Dado 7 = 103 kgfjm3•

30

Page 37: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

A

F

FIG. 3. 57

1,20m

....... ...... ÓLEO

dr = 0,8 A

--

8

r=4,0 F I G 3 58

3.59 -Um reservatório d'água, de largura L tem os cantos

superiores em forma de 1/4 de circunferência de raio r. Com

o nível d'água mostrado, calcule as componentes horizontal

e vertical, bem como as linhas de ação da força devido a

ãgua sobre a superfície curva AB.

8

FIG 3.59

31

Page 38: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

FOLHA DE RESPOSTAS

3.1 -F = 1585,5 kgf

y' - y = 0,033 m c

X 1 - X = - 0,023 m c

3.2 -F = 484 tonf

3.3

3.4

r

Y' - y = 0,975 x 10- 2 m c

-h= 2,78 m 2

-sen e . cos e =

-H = 3.5 408 kgf

3.6

3.7

3.8

3.9

H = a

v = a

-F =

-h =

-z =

1032 kgf

240 kgf

1000 kgf

3.47 m

6,7 m

-Coef. seg. deslizamento

Coef. seg. tombamento

= 1,17

= 4,65

3.10 -0,53 kgfjcm 2 2

2, 54 kgfjcm

L!!!!!! 11!!!11111 3.11 -H = 35 "1

A

v = 120 "1 A

HB = 125 "1

"12 h2 3.12 -P o + Patm + "1 h = 4 Patm o

2 t3

[ "1 t2 t ] F b

o + + Patm = "1 -2- . 12 Patm o

3.13 -F = 3,45 tonf c--'=1 X = 0,53 m de A

3.14 -M = 518,4 kgf.m

3.15 -v = 1750 kgf B

H = 6000 kgf B

32

,.

Page 39: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

·,

3.16 - w = 90 kgf

3.17 - F = 4644 kgf

h'= 2,456 m

3.18 -h= 1,51 m

3.19 - F 2. + 2 3 •

= 37nr 1. 7H' r J r 3

3.20 - F = r

1,43 X 10 3 kgf

d = 0,55 m

3.21 - 72 I 71 = 6,88

3.22 - F [ Pa +h+

d ] [ntg2

e = 7 -- --X 7 a

3.23 - F = 14,1 7 h

F = v

20,4 7

3.24 - F = 1215 kgf X

F = 1908 kgf y

y = 0,60 m abaixo de C

X = 0,38 m a esquerda de c 3.25 -v 280.000 m 3

= t

3.26 - E = 21,8 kgf

E = 15,9 kgf

h = 0,218 m

3.27 -R = 44 em

3.28 - F = 1770 lbf h 2 3.29 - E

2 (h r) = 7nr - 3 v

3.30 - E = 33,2 tonf v 1 2 3.31 - F = - 7r t d 2

(1 + l Peso 2 t n) = 7r 4 y

X

3.32 - F h

=

=

1 3 r, acima de o 0,049 r, a direita

r = 7 t r (h - 2 ) de o

3 Fv = 7 l r (h+ 4 n r)

X =

y =

r (h - 213 r) , a direita de o 2 h + 3/2 n r

r (h - 213 r) , acima de O 2 h - r

33

( d - t )] 2tge

Page 40: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

3.33 -c = 2,33 desl

c = 4,95 tomb

15,69 tonfjm 2 u = a in

3.34 -v = 100 3 m

3.35 -F = 233,14 kgf h

F = 467,20 kgf v

y = 0,06 m, abaixo de o X = 0,03 m, a esquerda de o .

3.36 -M = 1,09 tonf.m

3.37 -H = 0,206 tonf A ~

v = 0,912 tonf A

H = 0,598 tonf B

3.38 -Fh = 810,0 kgf

Fv = 1324,1 kgf

y = 0,14 m acima de o X = 0,09 m a direita de o

3.39 -Fh = 13,39 tonf

Fv = 4,50 tonf

y = 0,60 m acima de o X = 2,05 ma esquerda de o

3.40 -T = 0,30 kgf

3.41 -v 0,10 3 = m

T = 100 kgf

3.42 -x = 0,40 m

3.43 1,6 gjcm 3 -p =

3.44 2,8 gjcm 3 -p =

3.45 -d 1 = r 1 s Ah - vo

3.46 -F = 27R2 n 2L

h

M 8 R3 3L = -1' n A 3

3.47 -F = 210 kgf, para baixo

34

Page 41: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

3.48 -F = 225 lbf h

F = v

353,4 lbf

y = 2,0 pés, acima de o X = 1,27 pés, a esquerda de o

3.49 -R 3 ( .!! + 2 = 7r 3 2

y = 0,1765, abaixo de o

3.50 -F = 288,0 kgf h

y = 0,20 m acima de o F = p = 2159 kgf

v

X = 0,033 m a direita de o

3.51 -x = r v'"2

3.52 -F = 8,0 tonf h

y = 0,46 m acima de c F =

v 12,0 tonf

X = 0,64 m a esquerda de c

3.53 -F R L (H R = 7 - -) h 2

R (H - 2/3 R) acima y = de o 2 H - R

F = 7RL (H -~) v 4

R (H - 2/3 R) X = a esquerda de o rr R (2H - -2- )

3.54 -F = 0,86 tonf

3.55 -F = 27hrL h

Í Ilr2

L7 F = v

tge Ilr - Bh

M 1 3 (horário) = --7r L r 3

3.56 -F = 6560 kgf h

F = 7145 kgf v

~ X = 0,49 ma direita de A

y = 0,47 m acima de A

3.57 -F = 259,1 kgf

35

Page 42: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

3.58 -F = 3.000 kgf h

.F = 4.712 kgf v

A = h

1.712 kgf

B = 4.712 kgf h

A = 4.712 kgf v

3.59 -F 1 Lr2 = - '1 h 2

F 7Lr2

(1 Tr ) = - 4 v

2 r esquerda de B x= 3 4-Tr I a

1 y= 3 r, acima de A

36

Page 43: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

CAPÍTULO 4

LEIS BÁSICAS DOS FENÔMENOS DE TRANSPORTE

4.1 - uma placa infinita se move com velocidade constante Vo,

sobre uma película de óleo que descansa por sua vez sobre

uma segunda placa, como mostrado na figura. Para h pequeno

pode-se supor nos cálculos práticos, que a distribuição de

velocidade no óleo é linear. Qual é a tensão cortante sobre

a placa superior?

PLACA MÓvEL 'I

h ~---·7

7

/

t":=7/ ____ ._ ______ ~~~--·--------~·X

PLACA FIXA ).1

FIG. 4.1

V o -

4 .• 2 a) Determinar o torque M requerido para se girar um disco

de diâmetro d, com uma velocidade angular constante w,

sobre um filme de óleo de espessura h e v~scosidade ~.

b) ·Determinar o torque M requerido parà se girar um

cilindro A concêntrico a outro B com uma velocidade angular

constante w. Entre os dois cilindros existe um filme de

óleo de espessura h e viscosidade ~. Assuma em ambos os

casos uma distribuição linear da velocidade no filme de

óleo.

ai b)

FILWE

~_..ll...._l ._I _...._...~.~111..._ ---..&.· --~----------------~--~~· h T

FIG. 4.2

37

Page 44: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

4.3 - Um óleo de densidade igual a 0,85 escoa por uma canalização

de 10 em de diâmetro. A tensão cisalhante na parede da

canalizaÇão é o, 33 kgf/m2 e o perfil de velocidade é dado 2 por V = 2 - 800 r (mjs) , onde r é a distância radial

medida a partir do eixo da tubulação. Qual é a viscosidade

cinemática do óleo?

Um bloco pesa 25 kgf e tem 20 em de aresta. Deixa-se o

bloco escorregar em um plano inclinado no qual existe uma

película de óleo cuja viscosidade é igual a 2,2x10-4

kgf.sjm2 .Qual é a velocidade limite que o bloco atingirá,

supondo-se que a espessura do óleo é de 0,025 mm? Utilize a

hipõtese de distribuição de velocidade li~ear.

4.5 - A figura mostra o escoamento de um fluido viscoso, sobre

uma placa plana. Supondo que:

1 - a velocidade varie somente em y.

2 - o perfil de velocidade seja parabólico, ou seja, possa 2 ser expresso por uma expressão V (y) = ay + by + c.

3 - a tensão tangencial entre o fluido e o ar possa ser

totalmente desprezada.

4 - o fluido é Newtoniana.

Pede-se calcular a expressão da tensão tangencial na parede

da placa plana ( y = o ) em função da velocidade V o, da

espessura h e da viscosidade absoluta do fluido.

25 kgf 0,025 mm

FIG. 4.4 FIG. 4. 5

38

Page 45: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

4.6 - A figura representa o perfil de velocidade um fluido em

escoamento. São dados: /J., a, b e o valor V Pede-se max

calcular o valor da tensão tangencial no ponto de

coordenadas x = a, y = o. Fazer as hipóteses necessárias.

4.7 -Um corpo cônico gira a uma velocidade constante igual a w

radjs. Uma película de óleo de viscosidade 1J. separa o cone

do recipiente que o contém. A espessura da película de óleo

é h. Que torque se necessita para manter o movimento? o cone tem uma base de raio igual a r e uma altura H. Suponha

uma distribuição de velocidade linear e o fluido

Newtoniana.

FIG. 4.6 FIG.4.7

4.8 - O peso da figura, ao descer, gira o eixo que está apoiado

em dois mancais cilíndricos de dimensões conhecidas, com

velocidade angular constante w. Determinar o valor do peso

G, desprezando a rigidez e o atrito na corda e supondo que

o diagrama de velocidade no lubrificante seja linear.

Dados: /J., De, Di, L, w e o. Discutir a solução.

4.9 - São dados dois planos paralelos distanciados de 0,5 em. o espaço entre os dois é preenchido com um fluido de

viscosidade absoluta 10-5 kgfjm2• Qual será a força

necessária para arrastar uma chapa de espessura de 0,3 em,

colocada a igual distância dos dois planos, de área 100

cm2, à velocidade de 0,15 mjs.

39

Page 46: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

FIG. 4.8 FIG. 4.9

4.10 - Classificar as seguintes substâncias com base nos dados de dv velocidade de deformação -ay- e tensão cisalhante ~.

a) b)

!dV ldy (rQ.js) o 1 3 5 ~; (rdjs) o 3 4 6 5 4

~ kgf/cm 2 0,1 0,2 0,3 0,4 ~ kgfjcm 2 0,2 0,4 0,6 0,8 0,6 0,4

~; (rdjs) o 0,5 1,1 1,8 ~; (rdjs) o 3 4 6 5

~ kgfjcm 2 o 0,2 0,4 0,6 ~ kgfjcm 2 o 0,2 0,4 0,6 0,8

4.'11 -.Dois discos são dispostos coaxialmente face a face

separados por um filme de óleo lubrificante de viscosidade

~ e espessura h. Aplicando-se um momento torsor M ao disco t

1 este inicia um movimento em torno de seu eixo e através

do óleo, estabelece-se

velocidades angulares w

o

e w 2

regime, de forma que as

ficam constantes. Admitindo o 1

regime estabelecido, demonstre

onde D é o diâmetro dos discos.

que w 1

w 2

= 32 h M

t

4 1l D ~

4.12 - Entre duas placas, paralelas e infinitas existe um filme de

óleo Newtoniana de viscosidade ~ e espessura h. A placa

superior move-se com uma velocidade constante Va e, uma vez

atingido o regime, a placa interior desloca-se com uma

velocidade Vb constante (Vb < Va) devido a viscosidade do

óleo. Supondo um perfil de velocidade linear, determine:

a) a tensão tangencial sobre a placa A.

40

Page 47: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

b) a relação entre a tensão tangencial sobre a placa A e a

tensão tangencial sobre a placa B.

1:):) fiiF" jJ M W

1 (,)2

~~ 8

FIG. 4.11 FIG.4.12

4.13 - Três placas planas, paralelas e infinitas, separadas pelas

distâncias h1

e h2

, possuem entre elas ól~os Newtonianos de

viscosidade ~1e ~2 , respectivamente. A placa A move-se com

uma velocidade constante V A e a placa C com velocidade

constante (V < V ) . A placa B, inicialmente em repouso, C A

começa a deslocar-se para a direita. Calcular a velocidade

VB de regime, isto é, a velocidade VB constante, após o

equilíbrio do sistema .

.Qual· a relação entre V e V para que a placa B não se A C

mova? considere em ambos os casos um perfil de velocidade

linear em ambos os filmes de óleo .

. . . .. . . .. . . . . ..

.. _ .... -.

:~>'::·j '• ·: ~ •. ·. ,· .·:_· ':' .. ·: ... : ; ' . ·;' > iz; z p p 2 z z z z z z p p z z z z z j z z (? 2 p p z z z a z z z t p paz p (? z z p ta

FIG. 4.13

Uma placa delgada e de grande área é colocada no meio

(centro) de uma brecha cheia com um óleo de viscosidade ~ o

e é puxada com uma velocidade constante v. Se um outro óleo

de viscosidade IJ.1

for colocado na brecha substituindo o

primeiro, verifica-se que para a mesma velocidade V a força

41

Page 48: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

de atrito sobre a placa só será igual a força anterior se a

placa estiver localizada fora do eixo de simetria (centro)

da brecha, mas paralela as paredes. Determine, em termos de

JJ. , Jl e h (altura da brecha) , a que distância deve f i c ar a 1 o

placa da parede mais próxima, para que a força de atrito

seja a mesma para os dois óleos. Discuta a fórmula

encontrada. o que acontece se JJ.1

> JJ.0? Faça todas as

hipóteses necessárias à resolução do problema.

4.15 - Determinar o torque necessário para girar com velocidade

angular constante w, o tronco de cone da figura. Um filme

de óleo de viscosidade Jl e espessura _!!: preenche o espaço

entre o tronco de cone e as paredes.

Despreze o momento desenvolvido na face inferior do tronco

de cone.

Faça as hipóteses necessárias.

b

o

FIG. 4.15

4.16 - A distribuição de velocidade em uma determinada secção de

uma tubulação cilíndrica é dada por:

onde ~ é uma constante, r distância do eixo da tubulação ao

ponto considerado, D o diâmetro da tubulação e V a

velocidade a uma distância r do eixo. Determinar:

a) a tensão cortante na parede da tubulação.

b) a tensão cortante em um ponto tal que r = D/4.

42

Page 49: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

\,

c) se a distribuição de velocidades se mantem em um

comprimento L ao longo da tubulação, que força de reação

sofre o' fluido devido a parede da tubulação?

4.17 - Através de uma brecha estreita de altura h, uma placa

delgada e de grande área está sendo puxada com velocidade

constante V o. Sobre uma face da placa existe um óleo de

viscosidade Kg e sob a outra face um óleo de viscosidade g.

Calcular a posição da placa, com relação a parede da

brecha, de tal forma que a força tangencial sobre ela seja

mínima. Verifique a resposta quando K = 1.

4.18 - Em um canal retangular de 0,50 m de lar~a e 0,30 m de

altura, escoa água e o perfil de velocidade é parabólico

com velocidade máxima de 0,80 m/s ocorrendo na superfície

da água. Desprezando a tensão tangencial entre a água e o

ar e sabendo que a água é um fluido Newtoniana, determine o

módulo da força tangencial que a água provoca sobre o fundo

do canal, por metro de comprimento longitudinal. ~/ / -4 2 /--< · Dado: gH

0 = 1 , o 3 x 1 o kgf . s ;m . ~·

2

~ -1 0,50 m

VISTA A-A

FIG. 4.18

4.19 - o coeficiente de transmissão de calor entre uma superfície

e um líquido é 10 kcal/h m2 °C. Quantos watts por m2 e por

°C são dissipados nesse sistema?

43

Page 50: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

4.20 - A condutibilidade térmica do amianto ou asbestos,à 100 °C é

0,165 kcalfh m °C. Qual é seu valor em wjm °C?

4.21 - A prata, que é um dos melhores condutores de calor, tem k = = 410 w;m °C. Qual é o valor do k em kcalfh m°C?

4.22 - Se o peso é o parâmetro mais significativo no isolamento

térmico de uma parede de avião, mostre analiticamente, que

o isolamento mais leve para uma determinada resistência

térmica é o que apresenta o menor produto densidade x

condutibilidade térmica, p.k.

Uma parede de fornalha deve ser construí~a em tijolos de

dimensões 22 x 11 x 6 cm3• Existem 2 tipos de material: um

para altas temperaturas e com condutibilidade térmica k = = 1,5 kcalfh m °C, e o outro com k = 0,75 kcalfh m °C mas

com temperatura máxima de 850 °C. Qual a forma mais

econômica para o assentamento dos tijolos se o lado quente

tem 1000 °C, o lado frio 200 °C e a max1ma quantidade de

troca de calor é 81,5 kcal/h para cada m2 de área.

4.24 - Dois corpos de prova semelhantes, com 2,5 em de

são colocados no aparelho da figura (4.24)

condutividade térmica. o aquecedor de forma

isolado por anel de proteção, é alimentado por

espessura,

para medir

quadrada,e

corrente

contínua e dissipa 10 w. As temperaturas, nas faces quente

e fria de amostra, são respectivamente 50 e 37 °C. Calcule

a condutividade térmica das amostras.

ANEL DE PROTEÇÃO

CORPOS DE PROVA

AQUECEDOR

TE~ PERATURA FACE QUENTE

TEMPERATURA FACE FAIA

FIG.4.24

44

Page 51: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

4.25 - Para determinar a condutividade térmica, de um material

estrutural, uma grande laje, com 15 em de espessura, foi

submetida a um fluxo de calor de 800 kcal/h m2. Pares

termoelétricas embutidos na laje, distantes 5 em um do

outro, eram lidos ao longo do tempo. Após o equilíbrio

foram registradas

diferentes:

as temperaturas

Teste 1

Distância Superfície Temperatura

(em) (°C)

o 38

5 65

10 97

15 132

para 2 condições

Teste 2

Temperatura (oC)

93

130

168

208

Determine uma expressão aproximada para a condutividade

térmica como função da temperatura entre 40 e 200 °C.

4.26 - Uma placa plana exposta a luz solar recebe 540 kcal/h m2 de

calor radiante. Se a temperatura do ar é 27 °C e o

coeficiente de troca de calor por convecção entre o ar e a

placa é 10 kcal/h m2 °C, determine a temperatura da placa.

Suponha que a placa está isolada na face de baixo.

~~

'"' 4.27 - Uma placa plana horizontal de cobre, com 3 mm de espessura,

60 em de comprimento e 30 em de largura é exposta à

radiação solar no ar à 25 °C. A quantidade de radiação

solar incidente é 100 kcaljh m2, e os coeficientes de troca

de calor entre a superfície e o ar nas superfícies superior

e inferior são, respectivamente, 20 e 15 kcaljh

Determine a temperatura de equilíbrio da placa.

45

2 • G-m.

Page 52: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

4.28 - Desenhe o circuito térmico para a transmissão de calor

através de uma janela de vidro para o ar em um

compartimento. Identifique cada elemento do conjunto.

4.29 -As temperaturas nas duas faces de uma parede plana de

concreto de 150 mm de espessura, são mantidas à 10 e 40°C

respectivamente. Compare os fluxos de calor do concreto

seco e do concreto com 10% de umidade.

k = O, 70 kcal/h m °C concreto seco

kconcreto lOY. tm1ldade = 0 1 94 kcaljh m °C

4.30 - o calor transmitido por condução, por ~idade de compri­

mento e de tempo i , através da superfície de um cilindro

vazado de raios interno r e externo r é: 1 e

l1T i (r- r )

e 1

ond~ A = 2rr (r- r )

e 1 Determine o er:r:o percentual no ln r jr e 1

cálculo do calor transmitido se a área média aritmética é

usada no lugar da área média logarítmica A, para as razões De de diâmetros externo e interno -or- = 1,5; 2,0 e 3,0. Faça

um gráfico do resultado.

4.31 -Mostre que o calor transmitido por condução, por unidade de

tempo, através da parede de um cilindro vazado, de raios r 1

e r , feito de material cuja conduti v idade térmica varia e

linearmente com a temperatura é dado pela equação:

T - T i e

(r -r.)/k mA e 1

46

Page 53: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

onde:

T = Temp. interna 1

T = Temp. externa e

A = área média logarítmica

km = k [1 + {3k (Ti - T )/2] e e

L = comprimento do cilindro

4.32 -Um longo cilindro vazado é construído de material cuja

condutividade térmica é do tipo k = 0,118 + 0,0016 T, T em

°C e k em cal/h. m . °C. Os raios interno e externo são,

respectivamente, 127 e 254 mm. Nas condições de regime

permanente a temperatura na superfície interna é 400 °C e

na externa é 100°C.

a) Calcular o calor transmitido por condução (por unidade de

tempo e de comprimento).

·b) Se o coeficiente de troca de calor entre o cilindro e o 2o ar vale 15 kcaljhm c, calcular a temperatura do ar fora do

cilindro.

4.33 - A lã de rocha tem a condutividade térmica dada pela tabela

abaixo:

T(°C) 50 100 150 200 250 300

k(kcal) 0,0462 0,0520 0,0583 0,0655 0,0735 0,0827 hm°C

Uma camada de lã de rocha de 100 mm de espessura é usada

para isolar uma parede de forno. se a temperatura na face

interna é 400°C e na externa é 40 °C, calcule o fluxo de

calor e faça um gráfico de distribuição de temperatura

para:

a) Usando um valor médio de k e

b) Usando uma equação para k obtida por ajuste dos dados

acima.

4.34 -Uma parede de 0,3 m de espessura é de material com k = 0,75

kcal/h m °C. o calor transmitido por condução pela parede

deve ser reduzido, colocando-se uma camada de material com

47

Page 54: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

4.35 -

paredes são 1.150 e 40 o c I calcule a espessura mínima de

isolante que garante fluxo máximo de 1600 kcaljh 2 m.

Uma parede termo isolante composto por duas camadas de

cortiça (k = 0,037 kcal/h m OC) tem a forma mostrada na

figura. Se os espaços são preenchidos com ar, determine a

resistência térmica por unidade de área e compare com uma

parede de cortiça maciça. (K = 0,024 kcal/h m °C). ar

4.36 - Achar a resistência térmica por unidade de área de uma

parede de madeira e lã de rocha, montada conforme a figura.

(k - 0,15 kcaljh m °C; k _ = 0,04 kcal/h m °C). madeira la

som~ som f

FIG. 4.35 FIG. 4. 36

LÃ C€ ROCHA

SOX 100 mm

4.37- Uma placa plana de sal,de grandes dimensões, inicialmente

seca, passa a absorver umidade do ar. Qual é o fluxo de

absorção se a concentração de vapor de água no ar é 0,065 e

0,070, junto à superfície e à distância de 8,0 em,

respectivamente,

água no ar é D vap

e o coeficiente de 2

= 0,08 m /h. difusão do vapor de

Suponha que o perfil de concentrações seja linear junto à

placa.

4.38 - No problema acima, qual seria o fluxo se a 4,0 em de

distância da placa a concentração fosse 0,068 e o perfil de

concentração pudesse ser descrito pela equação:

c = A + By + Cy 2

48

Page 55: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

4.39 - No problema anterior, e se a concentração fosse 0,067?

Análise dos três resultados obtidos permitirá concluir que

a especificação ou a definição do perfil de concentração é

bastante crítica e importante. A hipótese de que o perfil

seja linear não pode, em geral ser feita sem apoio

experimental ou de um bom modelo teórico.

4.40 - Ar seco à temperatura de 20 °C e pressão atmosférica escoa

sobre uma placa porosa encharcada com água. Se o perfil de

concentração de vapor de água no ar em um ponto x = x é 1

dado por: -0 7y c = 0,05 e ' o ~ y ~ 1 (y em metros)

Calcule o fluxo de água que sai da placa na posição x = x . . 1

A difusividade do vapor d'água no ar vale D = 0,08 m2jh. vap

49

Page 56: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

FOLHA DE RESPOSTAS

4.1 - 't; = 11 V o

-h-

4.2 - M rr w 11 d4

M = rr w 11 d3 L = ; 32 h 4 h

4.3 - 1.1 = 4,75 X 10-5 m2js

4.4 - V o = 24,2 mjs

4.5 - 't; = .211VO y--0 ,h

11V 4.6 --r= max

/ a2+b2

4.7 - M = rr w 113R 2 h ( L + R) onde L 2 = H 2 + R2

4.8 G 11 2Tr w Di3

L - = D (De - DJ.)

4.9 - F = 3 X 10-5 kgf

4.10 - a) Plástico ideal b) Não-newtoniana c) Não-newtoniana d) Newtoniana

v - v 4.12 a)

a b - 't; = 11 h b) -1

111 v +

112 v h A 11 c

4.13 a) v 1 2 - = B 111 112

11 + 11 1 2

v 112 h b)

A 1 = ---v- 111 h

B 2

4.14 - y = h - h ..; 1 - 11 /11 '

1 o

2

Se 111

> 110

~ fisicamente impossível.

4

[ (a + b) 4

- a 4

] 4.15 - M 11 w rr tg a o 2 h sencx

4.16 - a) 't; = - (3 D 4

b) 't; = (3 o 8

c) IFI 7l (3 D2 L = -4-

50

Page 57: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

4.17 - y h = 1 + h

4.18 - F = 2,75 X 10-4 kgf

4.19 h 11.61 w - = h 2 o c m

4.20 k 0.192 w - = h m °C

4.21 - k 353 Kcal = h m °C

4.23 - Tijolo de maior condutibilidade L1

= 0.32 m

Tijolo de maior condutibilidade L2

= 0.17 m

4.24 - k = 0.96 w

-0.306

4.25 - Exponencial decrescente (Ex:4.82 T

4.26 - T = 81 °C s

4.27 - T = 40.9 °C s

4.29 ql

0.74 --- = q2

4.32 a) Q 1408 Kcal - ~ = h m

b) T = 41.2 o c

4.33 a) 227 Kcal - q = hm 2

b) 250 Kcal q =

h m 2

4.34 - L = 0.088 m

4.35 - a) R = 0.311 t

h m2 °C

Kcal

b) R = 0.405 t

h m2 °C Kcal

4.36 - R "" 5.0 t

51

Page 58: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

4.37 - J 0.0059 Kg ];;- =

h m 2

4.38 - J 0.2363 Kg ];;- =

h m 2

52

Page 59: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

CAPÍTULO 5

CINEMÁTICA DOS FLUIDOS - EQUAÇÃO DA CONTINUIDADE

5.1 - Dado o escoamento permanente de um fluido incompressível, ~ 7 7 ~

caracterizado por: V = a x 1 + b y J - (a + b) z k

a) Verificar se o escoamento satisfaz a equação da conti­

nuidade.

b) Determinar a equação das linhas de corrente do escoamen­

to no caso de a = -b.

5.2 - Conhecendo o escoamento variável caracterizado por: ~ 2 7 2 7 V = ( 2 + t ) x 1 - ( 2 + t) y J pedem-se:

a) as linhas de corrente no instante t = 1

b) a trajetória de uma partícula que no instante t = o tem

por coordenadas x = y = 1.

5.3 - Demonstrar que o campo de velocidade

~

v= 4X 7 1 + satisfaz a continuidade

todos os pontos do plano xy, exceto na origem.

em

a) Qual a equação da trajetória que passa no ponto (2.1).

b) Desenhar algumas linhas de corrente que permitam a

visualização do escoamento.

c) Calcular o módulo do vetor velocidade e mostrar que a

vazão através de cada círculo concêntrico com a origem

(por metro na direção z) é constante e igual a 8 rr.

Admita fluido incompressível.

5.4 - Comprovar se os seguintes campos de velocidade satisfazem

ao princípio da conservação da massa, para um fluido

incompressível. ... 7 7 ~

a) v = 6X1+6y] - 7 t k ~ 7 (x2 + y2) 7 ~

b) v = 10 1 + J - 2 y X k ~

xy + t 2) 7 2 7 ~

c) v = (6 + 2 1 - (x y + 10t) J +25 k

53

Page 60: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

5.5 - Um escoamento tem seu campo de velocidade expresso por: -+ -t 2 -t 2 J-+ V = ( x - 4) 1. + 15 a y J + (a - a - 12) t z k.

Para quais valores de ~' as linhas de corrente deste campo

coincidem com as trajetórias, qualquer que seja o tempo t?

Para os valores de ~ encontrados determinar os pontos do

espaço ( x, y, z) para os quais o campo de velocidade

satisfaz a equação da continuidade, para um fluido

incompressível.

5.6 - Para cada um dos escoamentos descritos, dizer se as acele­

rações de transporte e local,são zero ou diferente de zero.

a) escoamento em um conduto curvo de secção constante, com

vazão constante.

b) escoamento em um conduto longo de se~ção constante, com

vazão constante.

c) idem, idem, com vazão variável.

d) escoamento em um conduto de secção variável. com vazão

crescente.

5 . 7 - Determinar a relação entre a velocidade máxima e a velo­

cidade média correspondente a vazão Q· nos escoamentos

dados.

a) Escoamento bidimensional com distribuição parabólica de

velocidades.

b) Escoamento com simetria axial e distribuição parabólica

de velocidades.

Distribuição parabólica V = V max [ 1 - <+> 2 J

A

h

PLACAS PLANAS DUTO

FIG. 5. 7

54

Page 61: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

5.8 - Determine a relação entre a velocidade média e a velocidade

máxima, para os dois escoamentos bidimensionais, cujos

perfis de velocidade são mostrados.

~=~== CIRCULO max

FIG. 5. 8

5.9 - No dispositivo mostrado na figura, através da tubulação ~

se introduz uma vazão de 140tjs de água,. enquanto que pela

tubulação ~ se introduzem 28 tjs de óleo, de densidade

relativa 0,8. Se os líquidos são incompressíveis e formam

uma mistura homogênea de gotículas de óleo em água, qual é

a velocidade média e a massa específica da mistura que

abandona o dispositivo pela tubulação c de 30 em de

diâmetro. Admitir uma massa específica média constante para

·a mistura.

I

..:..;;;=-=-õõii r.;;-- _ _j L_j

Hp ' A

FIG. 5.9

5.10 - se no problema anterior o pistão D se move para a esquerda

com uma velocidade de 30 cmjs e seu diâmetro é igual a

15 em, qual é a velocidade média do fluido que sai para c.

55

Page 62: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

5 .11 - Em um elevador pneumático tem-se um pistão deslocando-se

com velocidade v constante, de tal meneira que também é o

constante a descarga G (vazão em massa) através do tubo de

alimentação indicado na figura. Sabe-se que a massa

específica do ar comprimido varia, dentro do cilindro,

desde o valor p0

, correspondente a posição inicial de

equilíbrio x , até o valor genérico p, assumido no instante o

t. Determinar a lei de variação de p em função do tempo t,

conhecendo-se os valores p , x , G e A área da secção reta o o

do cilindro.

'5.12- Por um conduto uniformemente convergente escoa água em

, ,__/ regime permanente. Na secção 1 de diâmetro igual a o, 60 m o

perfil de velocidade é dado por:

v = 2 r 0,30

e na secção 3 de diâmetro igual a O, 40 m o perfil de

velocidade tem uma distribuição cônica. Determinar a

velocidade máxima na secção 3 e a velocidade média na

secção 2 que dista L/6 da secção 1.

t vo (

~

ÁREA A (J I

I

FIG. 5.11

L/6

I .,. _I

I 2

L

FIG. 5.12

-

5.13 - Considere-se um fluxo bidimensional permanente ao redor de

um cilindro de raio a conforme a figura. Utilizando

coordenadas cilíndricas podemos expressar o campo de

velocidades, para o fluxo de um fluido não viscoso e

incompressível da seguinte maneira: ,.

56

Page 63: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

V(r,e) = -(v cos e -o

+

o cos e) e + (V r o sen e +

onde V0

é uma constante e er e ee são os vetores unitários

nas direções radial e tangencial, respectivamente, como

é mostrado na figura. Qual é a aceleração de uma partícula

fluida em e = e e situada no contorno do cilindro cujo o

raio é a ?

5.14 - Na figura aparece um dispositivo no qual penetra água

axialmente a razão de 280 ljs e se dirige radialmente

através de tres condutos idênticos, cujas secções de saída 2 são iguais a 460 em em direção perpendicular ao fluxo. A

água sai com um angulo de 30°, em relação ao conduto e

medido a partir da direção radial, como se mostra na

figura. Se a roda dos condutos gira em sentido dos

ponteiros do relógio a uma velocidade angular constante de

10 radjs com relação à Terra, qual o módulo da velocidade

média com que sai a água pelos condutos medida com relação

à Terra. Admitir fluido incompressível.

FIG. 5. 13 FIG. 5. 14

5.15 - Por um longo conduto circular de 0,30 m de diâmetro escoa

água em regime permanente, com um perfil de velocidade

v= [0,0225 - r 2] (mjs). Determinar a velocidade média com

que a água sai pelas tubulações de 0,05 m de diâmetro.

57

Page 64: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

5.16 -

FIG. 5.15

Ar escoa por um tubo de secção constante de 5 em de

diâmetro. Numa secção (1) a massa específica é de 0,12

UTMjm3 e sua velocidade é de 20 mjs. Sabendo-se que o

regime é permanente e que o escoamento é isotérmico,

determinar:

a) a velocidade do ar na secção (2), s~endo que a pressão

na secção (1) é 1 kgfjcm2 (abs) e na secção (2) é 2 de 0,8 kgfjcm (abs)

b) a vazão em massa

c) a vazão em volume nas secções (1) e (2).

5.17 - Uma piscina de 20 m x 9 m x 2 m é alimentada através de um

sistema, como mostra o esquema abaixo. o·sistema consta de

um poço cilíndrico de 1,20 m2 de área transversal,

alimentado por uma vazão constante Q0

= 10 tjs, do qual uma

bomba recalca a água com uma vazão constante Q = 14 tjs, 1

através de uma tubulação de recalque. Uma boia

convenientemente instalada no poço provoca o funcionamento

da bomba no instante t = o, quando o nível d'água atinge o

ponto (1) e a desliga quando o nível d'água atinge o ponto

(2). Admitindo que uma válvula de retenção evita o

esvaziamento da tubulação de recalque, e que a piscina está

vazia no tempo t = o, determinar:

a) o intervalo de tempo entre o início e o fim do

funcionamento da bomba, em cada ciclo, em minutos.

b) o intervalo de tempo que a bomba permanece desligada, em

cada ciclo, em minutos.

58

Page 65: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

c) o tempo necessário para o enchimento total da piscina

em horas.

d) o número de vezes que a bomba é ·ligada até encher a

piscina.

e) trace o gráfico Q (tjs) x t (min) correspondente ao

funcionamento da bomba.

FIG. 5. 17

5.18 - Um autoveículo possui um sistema automático para o enchi­

mento dos próprios pneumáticos, para compensar uma eventual

perda de ar, ocasionada por um furo pequeno. o compressor

do veículo, por hipótese, fornece uma descarga de ar G , 1

constante, independente da pressão p no interior do pneu, e

é acionado no momento em que a massa específica do ar

·dentro do pneu atinge o valor pc. Por hip~tese a descarga

(vazão em massa) G2

, que sai por um furo pequeno é dada por

p onde K = cte. Admitindo que p o

seja a massa G =K 2 po

específica do ar nas condições normais de uso do pneumático

e que houve um pequeno furo, provocando o funcionamento do

compressor no instante t = o, calcular o intervalo de tempo

t de funcionamento do compressor, necessário para que o o

pneumático atinja as condições iniciais de uso. Dado,

volume do pneumático Vol = cte.

·5.1~- A figura mostra esquematicamente um pistão perfurado que se

move no interior de uma câmara cilíndrica fixa, com uma

velocidade constante V . Sabendo-se que a câmara está cheia o

de óleo, que o diâmetro do pistão é Q e o diâmetro do furo

é ~' e que o fluido é incompressível. Determinar:

59

Page 66: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

a) a velocidade absoluta do óleo no furo

b) a velocidade relativa entre o óleo e o pistão no furo

c) a vazão Q.

FIG. 5.19

5.20 -Para simular o escoamento de um rio construiu-se uma

canaleta por onde escoa água com uma vazão variável em

função do tempo, conforme mostra o gráfico abaixo.

A canaleta alimenta um reservatório regularizador cuja

comporta é comandada de tal forma a fornecer para jusante

uma vazão média do intervalo de tempo considerado. Tem-se

disponível para o reservatório a altura de 2,0 m e uma área

horizontal ilimitada. Determinar:

1 -·A vazão média no intervalo de 24 horas.

2 - A área mínima para a execução do reservatório para que

este nunca extravase, observando que no instante

inicial t = O h o nível d'água no reservatório é de

/""""\ 1,0 m.

~-o nível mínimo que ocorre no reservatório.

4 - Traçar a curva Volume x Tempo, para o reservatório.

5.21 - Determinar a velocidade média do escoamento na secção

3, conhecendo-se as distribuições de velocidade nas secções

1 e 2 e sabendo-se que fluido é incompressível.

Seção 1 - distribuição parabólica

v = Vmax 1 1

60

Page 67: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

Seção 2 - distribuição cônica

V = Vmax 2 2

r (1 - -) R2

Dado: raio da secção 3 igual a R 3

-o -----~~ CANALETA

2.0m RESERVA· TÓRIO 1-==--r--1--ll

h

/

1.0

FIG. 5. 20

6,0 24,0

t (hora) FIG. 5. 21

5. 22 - Como se mostra na figura, por um conduto de secção retan­

____; gular entram 10 m3/s de água. ·Duas faces do conduto são

porosas. Pela face superior se admite água a uma vazão, por

unidade de comprimento, de distribuição parabólica, segundo

se mostra, enquanto que pela face frontal se perde água com

uma distribuição de vazão por unidade de comprimento,

linear. Na figura são dados os valores máximos da

distribuição. Qual é o valor da velocidade média na secção

de saída do conduto que tem 1 m de comprimento e área de

secção reta igual a 10 m ?

5.23 - O filtro de admissão de combustível de uma certa máquina é

formado por um elemento poroso em forma de tronco de cone.

o combustível penetra no filtro pela tubulação de 5 em de

diâmetro, na qual o perfil de velocidade é parabólico com

Vmax = 1,20 mjs. O perfil de velocidade na face superior,

de 10 em de diâmetro, é cônico com Vmax = 0,3 mjs. Qual a

vazão de combustível que será filtrada pela parede porosa ?

61

Page 68: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

z

a= 10m3 /s

FIG.5.22

y

FIG. 5.23

PAREDE POROSA

5.24- Determinar a velocidade média na secção {3), sabendo-se que

na secção ( 1), de diâmetro 2D, o escoamento é unidimen­

sional e na secção (2), de diâmetro D, o perfil de

velocidade é dado por V = K r 2, onde K é uma constante e

r uma dimensão linear marcada a partir do eixo do conduto.

Faça as hipóteses necessárias.

5. 25 - Determinar a descarga média, em relação ao tempo, em um

duto onde escoa a descarga variável senoidal, G = Gmax

sen·wt, proveniente de um compressor de ar mono cilíndrico.

- 20

FI G. 5.24 FIG. 5.25

62

Page 69: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

5. 26 - Determinar o volume específico do fluido compressivel em

escoamento permanente na secção de diãmetro d3

= 15 em

sabendo que a velocidade média v3

= 30 m;s e que as

descargas em peso valem w1

= 0,3 kgf/s e w2

= 0,2 kgfjs.

FIG.5.26

5.27 - Um recipiente de volume constante Vol , deverá ser "enchido" o

de ar por um compressor

·com o tempo, da forma:

que fornece uma descarga variável

2rr G = Gmax sen (~ t), onde T é o período.

No instante t = o em que o compressor é

específica do ar no recipiente é

variação de p com o tempo.

Dados: Gmax, Vol , p e T. o o

p . o

ligado a massa

Determinar a

5. 2~ - Tem-se um escoamento de um fluido compres.sível em regime

variável, através de um conduto de secção circular de área

A constante. A velocidade média na secção, assim como a

massa específica média, variam com o tempo segundo os

gráficos abaixo. Determinar a vazão e a descarga médias em

relação ao tempo. Dados: Vmax, pmax, pmin e A.

v

Vmo:bs: P mox ~ T

Pmin t---- __ ._I ___ _,

o

zs 2T 3T

.. t

L T 2T 3T

.. t

FIG.5.28

63

Page 70: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

5.29 - Água é bombeada através de uma tubulação de borracha para

um reservatório cujo topo pode se mover livremente para

cima. Na base do reservatório existe uma tubulação pela

qual a água escoa em condições de regime laminar, com uma

distribuição de velocidade dada por

V=Vmax [1-( ~ )2

]

onde R é o raio da secção reta da tubulação.

Sendo Q (m3 js) a vazão que penetra no reservatório, A a

área da secção reta e h a altura do reservatório, sendo

Vmax = Kh, determine h como uma função do tempo. Assuma que

h= o quando t = o.

5.30 -Um reservatório cilíndrico de área da base igual a 10 m2 é

.alimentado por uma vazão variável com o tempo de acordo com

a equação Q = - 450 t 2 + 3600 t, com t em horas e Q em

litros por hora. Por outro lado o reservatório pode ser

descarregado pelo duto de descarga que é regulado para

fornecer uma vazão constante e igual a 1,25 tjs. No

instante inicial, quando o nível d'água no reservatório é

h = 1, O m este começa a ser alimentado e descarregado

simultaneamente. Determine:

a) a vazão média de alimentação no intervalo de O a 8

horas;

b) o tempo em que ocorre os níveis máximos e mínimos no

reservatório;

c) os níveis máximos e mínimos da água no reservatório.

,-:::Q=Q(t)

h = h ( t)

FIG. 5.29 FIG. 5.30

64

Page 71: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

5.31 - a) Por um conduto convergente escoa água com uma vazão de

10 tjs. A maior secção do conduto tem 20 em de diâmetro

e a menor 10 em. Determinar, em mjs, a expressão da

velocidade média em uma secção genérica do conduto, de

abscissa ~' sendo L o comprimento do conduto.

5. 32 - No fundo de um reservatório prismático a 4 m2 de área

existe um orifício para descarga que fornece uma vazão

variável com a altura d'água no reservatório, segundo a

equação: Q = 0,02121 ~ ,Q (m3js) e h (m) onde h é a

altura d'água no reservatório em um tempo qualquer. Se no

instante inicial (t = O} a altura d'água no reservatório é

de 2 m, determine em quantos minutos o reservatório será

esvaziado.

ÁREA =4m2

FIG. 5. 31 FIG. 5·. 32

5.33 - Uma caldeira opera em regime permanente, admitindo uma

vazão de 100 litros de água por minuto a 20°C, e produzindo

vapor saturado a 200°C. Determine a vazão de vapor em m3 js. 3

Dado: Pvs = 7,86 kgjm.

5.34 - Água é introduzida com velocidade média V = 1 mjs através ml

de um tubo de diâmetro D 2,5 em em um recipiente 1

cilíndrico com diâmetro D = 25 em. Por um tubo de diâmetro

D2

= 5 em retira-se água do recipiente com velocidade média

V = 2, 5 mjs. Verifique se o nível da água no recipiente m2

está subindo ou descendo, e calcule a velocidade U com que

se movimenta a superfície livre.

65

Page 72: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

5.35 - Um botijão de volume Vol contém inicialmente gás comprimido

à pressão P com massa específica p • O botijão está em um o o

ambiente onde mantém-se o vácuo: uma vávula aberta no

instante t = O permite uma descarga constante G. Mostre

como variará a massa de gás no botijão em função do tempo.

Quanto tempo se passará até que escape a metade do gás ?

5.36 - Uma vazão Q de vapor superaquecido é usado para, misturado 1

com água (vazão Q2

= 1,0 m3/h) produzir uma vazão Q3

=

1486 m3 /h de vapor saturado. O processo é feito em um

misturador fechado à pressão de 15 atm. As propriedades dos

três fluidos são:

= 300°C T2

= 20°C T3

= 197°C 3 = 5,9 kg/m p

2 = 998 kgjm3

p 3

= 7 , 7 kg jm 3

Determine a vazão Q1

do vapor superaquecido em regime

permanente.

5.37 - O escoamento turbulento em tubo cilíndrico tem o perfil de

velocidade descrito aproximadamente pela equação:

. 1/7

v = v (_x__) x max R

onde y é igual a (R- r), isto é, a distância a partir da

parede, medida radialmente. Mostre que

v = med

98 120

v max

5.38 - Um reservatório cilíndrico de área A possui um vertedor no

qual a vazão que escoa obedece a equação Q2

= ch onde c =

= cte e h é a altura entre o nível da água e a soleira

do vertedor, como na figura 5.38. Sabendo-se que o instante

t = O, h = o e que nesse momento aduz-se ao reservatório

uma vazão de entrada Q 1

que escoa pelo vertedor.

66

cte, determinar a vazão Q2

(t)

Page 73: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

ÁREA A

FIG. 5.38

5.39 - Tem-se um balão esférico de volume inicial Vol contendo ar o

nas condições de pressão p a massa específica p • A partir I O O

do instante t = o, através de um orifício, introduziu-se

uma descarga G, constante, de ar comprimido. Sabendo-se que

o,· volume do balão varia linearmente com a pressão Vol =

= Vol ( pp ) , determinar o volume do balão em função do • o o

tempo ~· Considerar o ar como um gás perfeito e admitir o processo

como isotérmico.

5.40 - Os dois reservatórios mostrados na figura têm áreas iguais

a A .e no tempo t=O, os níveis d'água estão distanciados de

H. Os reservatórios são interconectados po~ um orifício de

pequenas dimensões, para o qual a vazão é da forma

Q=a: ~I onde y é a diferença de níveis nos

reservatórios, num instante qualquer. Determine o tempo

necessário para que os níveis

reservatórios se igualem

FIG. 5. 40

67

d'água em ambos os

Page 74: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

/ '5. 41 '- Um rese:r:·vatório de forma cônica de área superior A e altura

H, possui um orifício para esgotamento, no fundo. Sabendo

que a vazão através do orifício é da forma Q = a ~' onde y ~ a altura d'água num instante qualquer, determine o

tempo necessário para o esvaziamento total do reservatório.

FIG. 5. 41

68

Page 75: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

FOLHA DE RESPOSTAS

5.1 - a) sim

b) xy= c te {hipérbole)

5.2 a) tnx 1 + c - = -y

tnx 2t + t3

= -3-

1/ t2

+ 2t + 1 y = -2-

5.3 - b) X = 2y

d) I vi = 4/r

5.4 - a) Não

b) Não, para y ':1: o c) Não, para X ':1: 1 e ou y ':1: o

5.5 - a = 4 e a = - 3

X = z =v 1 1 y = 120 ou y = 90

5.6 Transp. Local

a. ':1: o o b o o c o ':1: o d ':1: o ':1: o

5.7 - a) Vmed = 2/3 Vmax

b) Vmed = 1/2 Vmax

5.8 - a) Vmed Tl Vmax = -4-

b) Vmed 3 Vmax = -4-

5.9 98,6 UTM/m 3 - p =

m

v = m 2,37 m/s

69

Page 76: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

5.10 - Vm = 2,41 mjs

pOA.Xo + Gt 5.11 - p = + V At AX

o o

5.12 - Vmax = •6 I 75 mjs

Vmed = 1,12 mjs

-+ 2 -+ 2 2 -+

5.13 2V sen 28 4V sen e - a = e: e c a a r

5.14 - Vabs = 5,29 mjs

5.15 - V = 0,20 m/s

5.16 - a) v = 25 mjs 2

b) G = 4,71 X 10- 3 UTM/s

c) Ql = 39,2 tjs

Q2 = 49,1 tjs

5.17 - a) t = 10 min

b) t = 4 min

c) :t = 10 horas

d) n = 43 vezes

G - k PC

Vol -po 1 po

5.18 - t = ln o k G - k

1

5.19 - a) Vabs = v [ (D/d) 2 - 1] o

b) Vrel = v (D/d) 2

o

70

Page 77: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

c) Q rr v (02 = -4- o

a) 3 5.20 - Q = 2,5 m js

b) A 24.300 2 = m m 1 n•

c) h = 0,67 m min

1 R2

5.21 v (-1- Vmax - = m R2 2 3

5.22 -v = 0,85 mjs

5.23 - Q = 0,40 e;s

5.24 - Vmed 4 v k = 2 1

5.25 -.Gm = Gmax rr

3 5.26 - v = 1,06 m /kgf

5.27 + Gmax T - p = po 2 Vol rr o

5.28 Qmed Vmax A - = 4

Gmed pmax Vmax A = 4

5.29 -h= 2Q

5.30 - a) Qmed = 4800 ljh

b) tmin = 1,55 h

c' hmin = 0"68 m I

5.31 v 4 - = 2 X

1! ( 2- -.,.-) J...J

5.32 - t = 8,9 mir:

0,212 3

5.33 - Q = m js

- d2)

R2 + 2 Vmax 2 ) -3-1

( 1

e

e

e

- c os

KrrR 2 t 2A

tmax

hmax

(mjs)

2rrt ---;y;-

J

= 6,45

= 1,55

5.34 - u = 0,090 mjs,. para baixo

71

h

m

Page 78: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

5.35 - a) m(t) = p Vol - Gt o

po Vol b) t = 2 G

5.36 - 1.770 m3/h ct

5.38 - Q2(t) = Q 1 [1 - e

- p;:-

J

5.39 - Vol p Vol + Gt

o o

p Gt - _o_+ 2

po Vol

o

5.40 - t = A a:

5.41 - t= 2 ~~ -5- a:

72

Page 79: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

CAPÍTULO 6

APLICAÇÕES DA EQUAÇÃO DE BERNOULLI

6.1 Determinar a velocidade média e a pressão na secção (2) de

uma tubulação circular e horizontal, pela qual escoa um

fluido incompressível e não viscoso em regime permanente. As

condições na secção (1) são conhecidas.

6.2 - Calcule a vazão de gasolina (densidade relativa 0,82)

através da linha de tubos da figura, primeiro usando as

leituras dos manômetros e depois usando a leitura do

manômetro diferencial, que contém mercúrio.

Dado: densidade relativa do mercúrio 13,6.

( 1)

FIG. 6.1

I I

(2) 0,47{

1,22m

.FJG. 6. 2

6.3 -A figura mostra um sifão; desprezando-se totalmente as

perdas, qual será a velocidade da água que sai por C como

jato livre? Quais são as pressões da água no tubo, nos

pontos A e B?

6. 4 - A entrada E de uma tubulação si tua-se a 1, O m abaixo da

superfície 1 i vre de um reservatório, de grandes dimensões

que contém água. A saída T da canalização situa-se a 3,0 m

abaixo da mesma superfície livre. A tubulação tem um

diâmetro de 8 em e termina na extremidade T por uma

contração cujo diâmetro é 4 em.

1 - Qual o valor da velocidade Vt na saída da tubulação ?

2 - Qual a vazão da água que escoa ?

73

Page 80: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

3 - Qual é na tubulação, o valor da pressão estática no

ponto E ?

Admita g = 10 mjs2, 7 = 1000 kgfjm3 e suponha que o

escoamento se efetue sem perdas.

FIG. 6.3 FIG. 6. 4

6.5 - A figura indica o escoamento de água em um canal de 3,0 m de

largura. Desprezando todas as perdas de_energia, determinar

as possíveis profundidades do fluxo na secção B.

6.6 - Calcular a vazão, de água, para um fluxo ideal através das

tubulações mostradas, a partir das leituras no piezõmetro e

no Pitot.

FIG. 6.5

I

8

FIG. 6.6

6.7 -A cavitação é um fenômeno que ocorre no seio de um líquido,

quando a pressão num ponto do líquido atinge a pressão de

vapor. Então no ponto onde ocorre a cavi tação, o líquido

começa a vaporizar, ocorrendo uma descontinuidade do fluxo.

Na figura apresentada, a velocidade no ponto A é igual a 1,5

vezes a velocidade no ponto B. Se a profundidade da água

dentro do tanque é igual a 0,90 m, qual é o máximo valor de

74

Page 81: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

L que pode ser utilizado sem que se produza

Admita que a pressão de vapor seja igual a

a pressão atmosférica igual a 10.330

= 1000 kgfjm3•

a c avi tação?

330 kgfjm2 e 2 kgfjm , õ =

6.8 - Calcular a vazão do escoamento de ar, internamente ao duto

esquematizado na figura. Considere o ar incompressível.

Despreze o peso da coluna de ar.

Q o - )

\ - .J -_L ------

à~]-àH1

T Hg

FIG. 6.7 FIG. 6.8

6.9 Se a pressão de vapor da H20 a 25°C é 0,33 m.c.a., a que

altura, sobre a superfície livre, pode estar o ponto B do

exercício 6. 3, antes que o sifão falhe por cavi tação?

Leitura barométrica 730 mm Hg.

6.10-- Calcular a velocidade V para R= 30 em.

6.11 - Na instalação abaixo para h > 0,61 m, fenômenos de cavitação

são observados na secção contraída de 5 em de diâmetro. Se a

tubulação é horizontal e a secção se mantém cheia, determine

a pressão de vapor de água. Leitura barométrica local

700 mm Hg .

.. - ...... dr= 0,8

h

FIG. 6.10 FIG. 6. li

75

Page 82: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

6.12 - A figura 6.12 mostra o esquema de um medidor de vazão, que

funciona com base na variação da pressão devido à variação

da área do escoamento, denominado medidor tipo Venturi. Com

os dados apresentados na figura, determine a vazão teórica

Q, em função do desnível do manômetro AH.

6.13 - A figura 6.13 mostra o esquema de um medidor de vazão, que

funciona com base na variação da pressão devido à variação

da área do escoamento, denominado medidor tipo Diafragma.

Com os dados apresentados na figura, determine a vazão

teórica Q, em função do desnível do manômetro AH. Observe

que neste caso existe uma contração da veia líquida após a

passagem pelo orifício do medidor, e a relação entre as

áreas é definida como coeficiente de contração c c

FIG. 6.12 FIG. 6.13

6.14 - Calcular a vazão do escoamento de ar internamente ao duto

esquematizado na figura. Fazer as hipóteses necessárias.

6.15 - Um submarino navega a 12 metros de profundidade com veloci­

cidade constante e igual a 3, 2 mjs, em água inicialmente

parada. A diferença de pressão existente entre o nariz do

submarino (ponto A) e o ponto B distante 1,20 m de A e na

mesma horizontal é de 0,3 m.c.a., diferença esta provocada

pela perturbação causada à massa fluida, devido ao movimento

do submarino. Determine a velocidade da água no ponto B. 3 3 Dado: 7 = 10 kgfjm .

76

Page 83: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

N.A.

FIG. 6. 14 FIG. 6. 15

6.16 - A água sai de um recipiente aberto 1 de grandes dimensões 1

através de um tubo com contração gradual até o diâmetro d e 1

depois um alargamento gradual até o diâmetro d . Desprezando 2

as perdas de energia determinar a pressão absoluta na secção

contraída 1-1 1 se a relação dos diâmetros é d /d = ~ . 2 1

Achar a carga crítica para qual a pressão absoluta na secção

J-1 é igual a zero.

6.17 - A figura representa um sifão composto de um tubo de 3 11 de A

até B 1 seguido de um tubo de 4 11 de B à extremidade aberta c. As perdas de carga são as seguintes:

de 1 a 2 0.335 m

de 2 a 3 0,213 m

de 3 a 4 0.762 m

Com os valores da figura calcular a vazão e tabelar as

pressões relativas nos pontos 11 21 3 I 4.

Patm 3

-- 12 -11 H20

I H=3m I I ldl

I d2

-------+- I

1Patm

H20 A

I

I I

I I I 1 12

FIG. 6.16 FIG. 6. 17

6.18 - Qual deve ser a vazão Q 1 de tal forma que se tenha para uma

velocidade V = 3 mjs a altura H = 3m .Despreze o peso do ar.

77

Page 84: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

6 .19 - Deseja-se misturar continuamente uma solução concentrada A

com água. Para isso utiliza-se um dispositivo como nos

mostra a figura. Sabendo-se que:

Q = 23,6 tjs, d1

= 10, O em, d2

= 5 em, d3

= O, 5 em

(PA = 110 UTM/m3 P1

= 1,2 x 104 kgfjm2 (abs)

a - de"t._erminar a.vazão da solução em função da altura h.

b determing.r a máxima altura h admissível para que o

dispositivo ainda funcione.

H -v

FIG. 6. 18

)))( . .EJJ) .. JlX .h .... J5S\(( JJACCJ)).t())?.,_ .. J\, ... Jh_,;;;"_JJ\tt

SOLUCÃO CONCENTRADA

FIG. 6.19

6.20 - A água está fluindo entre dois reservatórios abertos. Qual o

máximo valor de h para que não ocorra cavi tação na secção

contraída de diâmetro igual a 10 em. Leitura barométrica

730 mm Hg. Tensão de vapor da água 0,30 m.c.a. (22°C).

6. 21 - O canal e a comporta da figura têm 1, O metro de largura.

Calcule Q1

, Q2

, e Q3

• Despreze as perdas.

h

·--------~--

lt D -• 20 em D ~ lO em 2 I

FIG. 6.20

6m I, 20m

Potm a2lw--FIG. 6.21

COMPORTA

6.~- Um medidor Venturi cuja secção estrangulada tem um diâmetro

-~ de 5 em, é instalado em uma tubulação vertical de 10 em de

78

Page 85: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

diâmetro, como na figura. Desprezando as perdas, calcule a

vazão de água que passa pela tubulação, utilizando os dados

da figura. O fato do medidor estar na vertical ou na

horizontal, afeta a solução desse problema ?

6.23 - Determine a leitura no manômetro em m.c.a. Densidade

relativa do mercúrio 13,4.

~o ABERTO

/

D,30m C f.' 15m

--~ti9 dr = 1,50

FIG. 6.22 FIG. 6.23

6. 24 - De uma tubulação cujo diâmetro é D sai um jato d'água

através de um bocal cujo diâmetro é d. A saída está a metros

acima da linha de centro da tubulação. Um manômetro colocado

na secção 1 mede uma pressão P. Conhecendo-se a velocidade v

da água no ponto mais alto da trajetória, determinar a cota

H deste ponto. Despreze as perdas.

6.25 - Dado o dispositivo da figura, calcular a vazão de água pelo 2 -2 2 2 conduto. Dados: P = 2000 kgf/m i A = 10 m i g = 10 mjs .

2 1

v

-Füm

FIG. 6. 24 FIG. 6. 25

79

Page 86: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

6. 26 - Pelo conduto da figura escoa um fluido incompressível em

regime permanente. Entre as secções (1) e (2) colocou-se um

tubo Pi tot associado a dois manômetros diferenciais, cujo

líquido manométrico é mercúrio. Sendo a relação das áreas

~ ~ 2 ~ = m, mostre que ~ = 1 - m .

1 1

6.27 - No tubo convergente-divergente mostrado na figura ocorre

cavitação. O lado direito do manômetro diferencial está

conectado à zona de cavitação e a água no tubo manométrico

foi toda evaporada ficando somente vapor. Assumindo um

escoamento de água a 20°C, sem perdas, calcule a vazão e a

leitura P no manômetro em kgfjcm2, se a leitura barométrica

local for 714,6 mmHg. Densidade relativa do mercúrio 13,6.

(1) (2)

F IG. 6. 26 FlG. 6. 27

6.28 - Pela tubulação de secção circular escoa água. Se as veloci­

dades das linhas de corrente que passam por 1 e 2 são

respectivamente V = 3,0 mjs e V = 0,5 mjs, determinar o 1 2

desnível h no manômetro conectado com os Pitot. Dr =13.6. Hq

6.29 -No final de um canal existe uma estrutura bidimensional que

serve para descarregar a água, dirigindo-a para baixo como

um jato livre, conforme a figura. Desprezando as perdas de

carga, calcular a vazão de descarga, por metro linear da

estrutura e a pressão no ponto A em m.c.a.

80

Page 87: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

FJG. 6. 28 FJG. 6. 29

6. 30 - Pelas tubulações da figura escoa água a 20°C, se a pressão

barométrica é 679,8 mmHg, qual a máxima vazão que se pode

obter pela abertura da válvula ? Despreze as perdas.

6. 31 - Determine a vazão de água através da _tubulação mostrada.

Despreze as perdas de carga. Densidade relativa do mercúrio

13,6.

--:==--f--.--.--.- 5,2m

d = 5,0 em

FJG. 6. 30 FIG. 6.31

6. 32 - Pelas tubulações da figura escoa água a 20°C, se a pressão

barométrica local é de 679,8 mmHg, qual a máxima vazão que

se pode obter pela abertura da válvula ? Despreze as perdas.

6. 3 3 - Para um escoamento de água a 24 °C, determine a leitura no

manômetro, em kgfjcm2, colocado no reservatório mantido a

nível constante, tal que provoque uma cavitaçào incipiente

no estrangulamento de diâmetro d. Leitura barométrica local

685,4 mmHg.

81

Page 88: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

FIG. 6. 3 I FIG. 6. 33

3,0 ==~

6. 34 - Um líquido de densidade relativa igual a 1,2 escoa de um

reservatório, mantido a nível constante, para a atmosfera,

através de um bocal. Se a perda de carga no bocal for 10% da

carga H qual a relação entre o desnível manométrico R e a

carga H ?

6.35 - Determinar a vazão Q, para a instalação abaixo. Despreze as

perdas.

H

FIG. 6.34 FIG. 6.35

6. 36 - Calcular a vazão de água através do bocal. Dado densidade

relativa do mercúrio igual a dr.

6. 37 - O tanque da figura 6. 37 contém um fluido ideal de massa

específica p = 80 UTMjm3• Determinar a vazão através do

orifício O, sabendo-se que o nível se mantém

devido as dimensões do tanque. 2 P = 0,05 kgfjcm

d = 60 mm

h= 1.2 m

82

constante

Page 89: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

p

Hg

FIG. 6.36 FIG. 6.37

6.38 - Tem-se escoamento de um fluido ideal incompressível em

regime permanente através de um duto como

6 • 3 8 • Conhecendo-se a vazão Q, as áreas A 1

mostra a figura

e A e a massa 2

específica

alcançadas

tubo (o) é

do fluido, calcular as alturas h e h

nos tubos (1) e ( 2)

dado pela altura h . o

1 2

sabendo-se que o nível no

6.39 -A estrutura mostrada na figura tem 1.20 m de largura.

Desprezando as perdas de carga, determine a vazão.

I I I

(0)

ÁREA Al

( 1) ( 2)

FIG. 6.38 FIG. 6.39

83

-=- Q ·-0,90m

Page 90: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

FOLHA DE RESPOSTAS

p p v2

[ D 4

- 1 J 6.1 2 1 1 ( ) = 2"9 (i '1 '1

6.2 Q = 3 0,22 m js

6.3 p 0,24 kgfjcm 2 = A

p 0,36 kgfjcm 2 =

B

6.4 v = 7,75 mjs t

Q 9,7 e;s

p 0,0814 kgfjcm 2 = E

6.5 h = 0,64 m

h = 4,66 m

6.6 v = j 2gh' d

0,12 3 6.7 Q = m js

6.8 L = 3,95 m

6.9 Q = rrD2 j 2 (l~H -âH ) 7Hg 4 g 2 1 7ar

6.10 - h = 9,60 m

6.11 - v = 1,082 mjs

6.12 p

0,35 (abs) - = m.c.a. '1

A /2g '10

1) (--~ V2 real 6.13 a) Q c

2 '1 C= - = v ;: v V2 teor1co

D 4

(-2-D

1

/2g '10

1) âh (-b) Q = c A '1

i C= C· c d o

/1-D

d c v 4

c2 (-0 c D

1

6.14 Q rrD

2 /2g(

)'Hg - 1)f1H - = -4- '1

ar

84

Page 91: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

6.15 -

6.16 -

6.17 -

6.18 -

v = 0,78 mjs B

p a) 1 1,33 -- =

ã

b) H = 3,40 c r l t

3 Q = 0.047 m ;s

p2 = 7.32 m

ã

p3

ã = 3.81 m

Q = 2,82 ljs

m.c.a. (abs)

m.c.a.

6.19 - a) Q = 0,87 1(4,52 -h) x 104 m3 js

b) h < 4,52 m

6.20 - h= 7,0 m

6.21 - Ql 2,39 3 = m /s

º2 0,44 3 = m js

Q3 1,95 3 = m /s

6.22 - Q = 4,5 ljs

6.23 -p

1,59 = m.c.a ã.

6.24 - P/ã - a H =

1 - (d/0) 4

6.25 - Q = 20 tjs

6.27 - Q = 31 tjs

6.28 -

6.29 -

6.30 -

6.31 -

3 P = 0,24 kgfjcm

h = 3,54 em

3,55 3 q = m jsm

p = 1,79 m.c.a A

Q = 120 ljs

Q = 15,6 ljs

v2 + a- 2g

85

Page 92: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

6.32 - Q = 95,8 tjs max

6.33 -2 P = 0,18 kgfjcm

R 6.34 - ~ = 0,067

6.35 - Q= 20,3 tjs

6.36 - Q = n~2

/ 2g.O.H( dr - 1)

6.37 - Q = 16,96 tjs

6.38 - h =h = h + (Q/At )2

1 2 o 2g

6.39 Q = 4.63 3 - m js

86

I

I

J

Page 93: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

I . I

CAPÍTULO 7

TEOREMA DO IMPULSO OU DA QUANTIDADE DE MOVIMENTO

7.1 -Um jato de água que sai de uma tubulação a uma velocidade

média de 6 mjs, choca-se com uma placa plana, que está em

repouso e orientada normalmente a direção do jato. A secção

da área de saída da tubulação é de 7 cm2, qual é a força

horizontal total que . os fluidos em contato com a placa

exercem sobre ela?

Resolver este problema usando três volumes de controle

diferentes.

FIG. 7. I

7.2 -No problema anterior, a tubulação se move a uma velocidade

de 1,5 mjs em relação ao terreno, para a esquerda.

a) Se a água sai a uma velocidade de 6 mjs, com relação a

tubulação, qual é a força horizontal que sobre a placa

exercem todos os fluidos?

b) Se ademais, a placa se move para a direita a uma

velocidade uniforme de 3 m;s, em relação ao terreno,

qual a força horizontal que sobre a placa exercem os

fluidos?

Um jato de líquido, permanente e unidimensional com vazão Q

e velocidade V, incide sobre uma placa inclinada de um

ângulo e. Desprezando completamente o atrito e a perda de

energia no choque, deterniine a força exercida pelo jato

sobre a placa, e também Q e Q • 1 2

}~~ .+ ·:- ~' .r~.=..-· .. \-~-

87 ~ · ,~) ~~Uütec S J ' -/ :-_ }

' '/~~:,_)~--

Page 94: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

7.4

.L_-----.....

FIG. 7.3 .

Um jato de água, de velocidade Vo e vazão Qo, incide sobre

uma placa e é defletido conforme a figura.

a) Se a placa está parada, calcule as compon~ntes Fx e Fy

da força devido ao·jato sobre a placa.

b) Se a placa desloca-se para a direita com uma velocidade

u, constante, na direção do jato, calcule a componente

Fy, da força devido ao jato sobre a placa.

Faça as hipóteses necessárias à resolução do problema.

7.5 -Uma placa fixa divide um jato de tal maneira, que passa em

cada direção 28,4 tjs de água, como mostra a figura. Se a

velocidade do jato é de 10 mjs, calcule as forças P e P X y

para suportar a pl~ca. Admita escoamento permanente e

unidimensional.

FIG. 7.4 FIG. 7.5

7. 6 - Nas curvas de uma canalização, costuma-se utilizar blocos

de concreto conforme esquema mostrado, denominados "blocos

88

I

'I

I • I

Page 95: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

de ancoragem11 • Calcule o volume de um 11 bloco de ancoragem 11 ,

agindo por atrito numa curva horizontal de 90°, de uma

tubulação na qual passa uma vazão de 0,3 m3js, de água, com

uma velocidade média de 1, 1 mjs, constante, sob pressão

interna de 5 kgfjcm2• O coeficiente de atrito entre o solo

e o bloco é o, 7 e a massa específica do concreto é 2. 400

kgjm3• Desprezar o atrito da água na parede do tubo

(-r = O) , o peso da água, do tubo e não levar em conta a

possibilidade de tombamento do bloco.

A

VISTA A-A

FI G. 7. 6

. 7.7 - ~em-se um carrinho movendo-se sobre um plano horizontal sem

atrito. Sobre o carrinho incide um jato de água com

velocidade absoluta V1

e sai outro jato· de água com

·velocidade V2

, relativa ao carro. As áreas de ambos os

jatos são iguais e seu valor é A. o carro movimenta-se com

velocidade · constante para a direita.

qualquer força de atrito e sendo dados:

p, V1

; V2

e A pedem-se:

Desprezando-se

1) Determinar a velocidade do carro, no instante t

2) Determinar a potência fornecida ao carro, no instante t

FIG. 7. 7

89

Page 96: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

7. 8 - Deseja-se colocar um bocal na saída de um duto por onde

escoa água. o bocal será fixado no duto através de 4

parafusos de diâmetro igual a 8 mm. A pressão na secção

onde o bocal deve ser fixado é P1

= 3.104 kgfjm2

(relativa). Com os dados fornecidos (ver figura), determine

a tensão a que os parafusos estarão submetidos.

vl a 2m/a --~~--·----·~---

FIG. 7. 8

7.9 - Dois jatos unidimensionais e permanentes de mesma veloci-

dade V, um com diâmetro d1

e outro

chocam-se sem perda de energia. Nestas

usando o Teorema do Impulso que:

d2 - d2 cos e = 1 2

d2 + d2 1 2

com diâmetro d2

,

condições demonstre

7.10 -Um obstáculo de forma mostrada na figura,

cialmente o final de uma tubulação de 0,30 m

preenche par­

de diâmetro.

Calcular a força F necessária para manter o obstáculo

imóvel, quando a velocidade média da água na tUbulação for

3 mjs. Despreze as perdas.

FIG. 7.9

90

3 m/5 E --o ,.,

cS

EE/_.---0 / Cl.l < cS ', ---

F I G. 7.10

Page 97: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

' f

. '

7.11 -um jato permanente e unidimensional de área s e velocidade

V, sai de um bocal na direção paralela e linha de maior

declive do plano inclinado da figura. Após chocar-se com a

pla~a recurvada, desvia-se de um ângulo e, conforme a

figura. Nestas condições determine a velocidade V, tal que

o carrinho de peso P permaneça imóvel. Discuta a solução.

7.12 - Determine o peso P, necessário para equilibrar, na

vertical, a estrutura mostrada, a qual é submetida a ação

de um jato incompressível, permanente e unidimensional.

Dados: Área do jato-s

Velocidade uniforme do jato-V

Massa específica da água-p

FlG. 7.11 FIG. 7.12

7~13 -Tem-se um jato d'água permanente e unidimensional incidindo

sobre uma placa recurvada, conforme o esquema. Sabe-se que

a placa pode sofrer um movimento de translação na direção

do jato. Conhece-se a área Aj da secção transversal do jato

e a vazão Q, através do bocal.

Pedem-se:

a) A força exercida pelo jato sobre a placa recurvada

quando esta estiver imobilizada.

b) Idem, quando a placa se desloca com a velocidade Vo

constante no sentido do jato.

c) Cálculo da potência entregue pelo jato à placa .

91

Page 98: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

d) Cálculo da relação entre a velocidade Vo e a velocidadê

do jato, para a máxima potência entregue pelo jato à

placa.

7. 14 - Dado um escoamento laminar (grande efeito da viscosidade)

em regime permanente, num conduto cilíndrico, onde o perfil

de velocidade é:

V = Vmax [ 1 - ( ~ ) 2 J

determinar a perda de carga (pressão perdida por atrito)

entre duas secções (1) e (2) distanciadas de t.

ti .12. ld A [) ~ L -~

( 1) (2)

FIG. 7. 1.3 FIG. 7. 14

7.15 -Um ventilador do tipo axial, insufla ar em regime

permanente na canalização bidimensional, conforme o esquema

da figura. Conhecendo-se a vazão de ar Q e a dimensão h,

pedem-se:

e a) a velocidade máxima Vmax.

b) a força que atua sobre o fluido na direção -do eixo da

canalização.

Desprezando-se as perdas de carga no orifício tipo Borda,

da figura, lembrando que a velocidade teórica de um jato

através de um orifício é V = ~, demonstre, usando o

coeficiente de contração do Teorema do Impulso, que

A' orifício vale Cc = ~ = Ao

Ao a área do orifício.

92

o

0,5. Onde Aj é a área do jat~ e

Page 99: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

. ..-

\ .

. I .....,

f

.: ~

r

'.

I ,

H Aj

=~I v . ,--~

FIG. 7.15 FIG. 7.16

7.17 - De um bocal sai um jato permanente e unidimensional da área

A e velocidade V e choca-se contra o obstáculo da figura,

que se . desloca para esquerda com · velocidade absoluta e

constante Vo, dividindo-se em partes iguais. Desprezando as

perdas de energia no choque, determine a força horizontal

que age sobre obstáculo •

.. ,

7/a Dado: massa específica do líquido p •

A água flui sobre um vertedor de uma barragem de concreto

como mostrado na figura. A montante, a corrente tem uma

profundiaade de 12 m e uma velocidade média de 30 cmjs,

enquanto que a j usante, a corrente tem uma profundidade

praticamente constante . e igual a 90 em. Se a largura do

vertedor é 9 m, determine a força horizontal exercida sobre

a barragem.

- 12·1ft

FIG. 7.17 FIG. 7. 18

Ressalto hidráulico é uma elevação brusca no nível de água

em um canal, quando o escoamento passa de um estágio de

93

Page 100: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

grande velocidade (secção 1) para outro de baixa velocidade

(secção 2) . Esta mudança é acompanhada por grande

turbulência, redemoinhos, entrada de ar no líquido e

ondulaçoes na superfície do líquido. Para um canal

retangular onde escoa uma vazão por unidade de largura

igual a q (vazão por metro de comprimento na direção

perpendicular ao desenho) e assumindo nas secções (1) e (2)

escoamento unidimensional e distribuição de pressões,

hidrostática, prove que:

I a~ =+ [../1+ 1 gyl

onde y2

e y1

, chamadas alturas conjugadas do ressalto, são,

respectivamente,- as alturas d'água nas secções (2)·e (1).

7.20 - Sobre trilhos horizontais e sem atrito, desloca-se em linha

reta, com velocidade constante V o carro da figura. Sobre

ele está agindo um jato d'água permanente e unidimensional

de velocidade absoluta Vo e área A o qual, após chocar-se

sem perdas com a placa defletora, desvia-se como na figura.

Determinar a· potência instantânea transmitida ao éarro, bem

como a quantidade de massa de água, que por segundo entra

no volume de controle escolhido. Massa específica da água

p.

v

o

(I) (2)

FIG. 7. 19 F~. 7. 20

7.21 - Considere uma turbina Pelton fictícia, que possua somente

uma "caneca". sendo·Q a vazão descarregada pelo bocal, Vj a

94

\ I

- I

I

Page 101: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

\

'· \

I

. l

velocidade do jato, w a velocidade angular da turbina, r o

raio da turbina, determine a potência cedida pelo jato à

turbina. Determine que relação deve haver entre Vj e wr

para que a potência cedida seja máxima. Despreze as perdas.

DnAI..HE DA CANECA

FIG. 7.21

7 . 2 2 - Resolver o problema anterior para o caso de uma turbina

Pel ton real,. com várias canecas. Demonstrar que, neste

caso, a potência transmitida á turbina pelo jato é máxima

quando Vj = 2 wr. Despreze as perdas.

7.23 - Desprezando o atrito com o ar, a perda de energia no choque

e no bocal·, determine a distância x, necessária a um jato

d'água que sai do bocal com velocidade V, equilibrar uma

semi-esfera oca de peso P.

Dados 7 da água e a área A.

FIG. 7. 22 FIG. 7.23

7. 24 - Calcular a perda de carga (pressão perdida por atrito)

entre duas secções 1 e 2 distanciadas em t em um tubo

horizontal de diâmetro D. Na secção 1 o escoamento é

95

Page 102: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

unidimensional de velocidade V e na secção 2 o perfil de 1

velocidade tem uma distribuição cônica dada por

v = Vmax [1 - · ~ J. Dados p, D, V

1, t e ~ (tensão média de cizalhamento entre o

fluido e a parede do tubo).

7.25 - Pela tubulação da figura escoa água, determinar o esforço

sobre os parafusos da flange (1).

Dado g = 10 mjs2•

01 • 20 .em

FIG.7~ . r::~2.s

ABERTO

7.26 -Uma canilização de· diâmetro D,

~ v,

(1)

7. 2..':;1 FIG/-5

v (2) max

na· qual está fluindo uma

vazão Q, faz um "laço" em forma de circunferência, sitUado

em um plano vertical. os ramos horizontais do "laço" estão

escorados por uma . barra de aço de diâmetro d, como na -:::;:-:- --

figura. Calcule a tensão na J:~arra de aço. Esta tensão é de

tração ou compressão? A pressão interna na canalização é

igual a P, constante.

7.27 -Calcule o volume de concreto que deve ter o bloco de

ancoragem da figura. A tubulação tem um diâmetro de 600 mm

e transporta uma vazão de 400 tjs e a pressão interna à

tubulação naquele local é 45 mca. o coeficiente de atrito

estático entre

específica do

possibilidade de

água e do tubo.

o bloco e o solo vale O , 7 , . e a massa

concreto é 2. 400 kgjm3• Despreze a

tombamento do bloco e o peso do volume de

96 :\~ -- \o \. ---i \

\

\

-.

, r

Page 103: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

r.

. '

-..

7 .,28 . !

T

Q

Q

FIG. 7. 26 . FIG. 7. 27

A rampa corrugada mostrada na figura é usada como um

dissipador de energia em um canal aberto retangular. Para

uma vazão de 2, 80 m3 js .m, determine a perda de carga, a

potência dissipada pela rampa em CV e o módulo da

componente horizontal da força que a água exerce sobre a

rampa, por metro de largura.

7. 29 - O fluxo de água no final de um canal aberto é defletido,

sem perdas, verticalmente para baixo, por uma comporta AB.

Na secção B o fluxo pode ser considerado jato livre.

Calcule a força, por unidade de largura, exercida pela água

sobre a comporta. A

-

FIG. 7. 28 FIG. 7. 29

7.30 - Os pilares de uma ponte estão separados, de centro a

centro, de uma distância igual a 6,0 m. A montante, perto

da ponte, o tirante d'água é de 3,00 m e a velocidade média -----da corrente é de 2, 00 mjs e em uma secção a jusante, o

tirante d'água é de ~~~s>__~· Desprezando a declividade do

-:--.-·~.

97

t ' .:. ' -\.'r· I -:-ô • ' ~

J .- '.:::.J. _, l .d--cõr./·.·

,__ ' 11,.. ' .C,-,·-:-'-·~

/--t;. J

Page 104: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

rio e o atrite co--'~

corrente sobre ·~ -c: -

·::' a força exercida pela

2,0m/s -FIG. 7.30

7.31 - Calcular o módulo da component:: horizontal da resultante da

força exercida pelo fluxo de água sobre o desviador de jato

AB, por unidade de largura. A jusante de B o fluxo pode ser considerado jato livre.

7. 32 - Para uma vazão de _..:. .~ s d; água d~i:ermine a força total

que atua sobre os parafusos da flange. A perda de carga na v2

2 curva é igual a 2,2 ~ e no bocal igual a 0,1 ~

tubulação está em 1.1:11. plano horizontal.

FIG. 7. 3'

e = 15 em

FIG. 7. 32

A

A água que abandona c· :..s;;·6si to d3. figura tem uma velocidade de 3 mjs e a ár!;;.::: :,~: ~·:~:i::: .,.-als 13 ::m

2• o jato incide sobre

uma placa desviando-se de um ângulo de ~ :c_:-:='::.:nento permanente e o

jato unidimensionõ.l :c::.'.~_::'-'18 '-": sm::::uxo sobre a vagoneta, se

Page 105: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

I

I I-

I

..

esta se mantém fixa ao solo mediante uma corda. Resolva o

problema de duas maneiras diferentes (volumes de controle

diferentes).

7. 34 - Determinar o módulo da força horizontal, provocada pela

água, sobre a estrutura de descarga localizada no fim de um

canal de 0,60 m de largura.,Assuma distribuição uniforme de I ,

:_,/ c( .~· ~ ~;; ~ ; - : ~ ~ /"~r ' • Cr ~ ( ·~ Kh ~ .

velocidades.

---

FIG. 7.33

7.35- Uma bomba injetora.de água tem uma área ic]ual a A com uma o

7.36

velocidade V , que entra em uma corrente secundária de um . o

fluxo de água de velocidade uniforme V , em um tubo de 1

secção constante cuja área total é A. Na secção 2 admite-se-

que a água _injetada já está totalmente misturada. Calcular:

a) a velocidade média V2

na secção 2.

b) demonstrar que o aumento de pressão P - P entre as 2 1

secções 2 e 1, supondo que na secção 1 a pressão do jato

e da corrente secundária é a mesma, é dado por:

.6p = p2 p A (A - A ) (V - V )

2

o o o 1

Despreze as perdas.

- um ressalto hidráulico ocorre em uma tubulação cuja secção

reta é um losango, como na figura. o conduto ·é horizontal e

a.a_ltura d'água a montante do ressalto é 0,60 m. O conduto

está completamente cheio de água (secção plena) a j usante

-~ 1/ !'i

\ ·""'. ·y---

Page 106: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

do ressalto e um manômetr~ ~li colocado indica uma pressão

de O, 06 kgfjcm2• Determine a vazão que está escoando, ~

notando que, por causa da turbulência no ressalto, existe

uma substancial perda de energia.

0,06ktflcJ o 9Qm I ' ·1

- '/'\J1 r,~ iVi,20m ----~----------._-

C 1 I (2)

Q --PERFIL SECÇÃO lfETA

A FIG. 7. 35 FIG. 7. 36

7.37 -Uma comporta de fundo está montada em um canal retangular

de 4 m de largura. A uma pequena distância da comporta a

altura d'água é 2 m; a comporta está a 0,50 m do fundo do

canal e o coeficiente de contração da lâmina a jusante da

comporta é 0,60. Determinar a força sobre a comporta.

Despreze as perdas .

. 7.38 - Como mostrado na figura a água escoa com uma altura y e uma

velocidade ~édia V em um canal retangular, o qual é fechado

por uma comporta, a qual faz com que a água encaminhe-se

para baixo, suavemente. Calcule a elevação Ay da superfície

da água a montante da comporta, usando primeiro, o

princípio da energia (equação de Bernoulli) e depois usando

a equação da quantidade de movimento, levando em conta que

~ ~ o. Qual das duas respostas é a correta? Por que?

F IG. 7. 37 FIG. 7. 3 B

100

( .

'-

I

I

- I

I

Page 107: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

7.39 - Partindo da resposta do exercício 7.14 1 demonstre a equação

que fornece a perda de carga em um conduto circular de

diâmetro D e comprimento l 1 percorrido por um fluido

viscoso e Newtoniano em escoamento laminar (equação de

Hagen - Poiseuille) âp = 128~tQ rrD

4

7.40 - Um jato permanente e unidimensional sai de um reservatório

mantido· a nível constante e incide sobre uma superfície

lisa que flutua sobre a água de um outro reservatório. Se o 3 volume submerso da superfície é o 1 1.1 m 1 .calcular o peso da

água dentro da superfície curva 1 isto é 1 abaixo da linha

AB. o peso próprio da superfície curva é desprezível.

Despreze as perdas.

FIG. 7.40

7. 41 - Para uma vazão de 15 tjs e uma velocidade de rotação da

turbina Pelton igual a 65 rpm, estime a potência em CV

transferida à turbina pelo jato de água. As canecas da

turbina são planas.

3m

I 20m

FIG. 7. 41

101

Page 108: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

FOLHA DE RESPOSTAS

7.1

7.2

7.3

7.4

7.5

7.6

- F = 2,57 kqf

- a) F = 1,44 kqf

b) F = 0,16 kqf

- F = pQVsene

Ql = Q (1+cose) -2-

Q2 = Q (l-cose) -2-

- a) F = 0,9pV0

Q0 X

F ~ pVOQO = y 10

~ b) F =

y 10

- p = X

29,84 kqf

p = 33,36 kgf y

3 - Vol = 11,40 m

(V p

7.7 - a) v =v -v c 1 2

o

2 b) Pot = 2pV

2 A(V

1-V2 )

7.8 - ~ = 141,3 kgfjcm2

7.10 - F = 21 kgf

I Psena 7 •11 -V= pS(l-cose)

7.12 - p = 2pV2S(l-cosa:)

- U) 2

v o

= pQV / 2 (l-cosa)' J ~------~

= p(V -v ) 2A / 2(1-cosa:)'

7.13 - a) F

b) F J o J

Qo

c) Pot = p(V -v )2A v (l-cosa:) J o J o

d) v = 3 v J o

7.14 - fl.p

102

Page 109: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

./

'

7.15 - a) vmax = 4 Q -3-ll

b) F 5 2 = -- pVmed h 27

7.17 - F = p(V+V ) 2A( 1+cos [3) X o

7.18 - F = 632,13 tonf

7.20 - a) Pot = p(V0-V) 2 AV(1+coscx)

b) Q = p(V0

-V)A

7.21 - a) Pot = _eg_ wr(V - wr) 2 (1+cos(3) v J

b) V = 3 wr J

v2 P 7.23 -X=~- 478

7.24 - Ap =-i- pv: + 4~t

7.25 -R= 35,7 kqf

7.26 32 eo2 + 2 PD 2

de compressão - ,; = 7l'2 D2 d2 d2 '

7.27 - Vol = 3,90 3 m

7.28 - F = 195,1 kqfjm, Pot = 5,04 cv, AH = 0,135 m

7.29 -R = 1,92 tonf/m

7.30 - F = 1513 kq:f

7.31 - F = 664 kqf X

7.32 - F = 53,4 kqf

7.33 - F = 1.03 kqf

7.34 - F = - 653,5 kqf

7.35 - v =·[v A +V (A - Ao>] I A 2 o o 1

7.36 - Q 1,70 3 ~ m js

7.37 -R = 4288 kqf ·2

7.38 - Ay = v 29

103

Page 110: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

7.40 - p = 33,2 kgf

7.41 - Pot = 0,56 cv

,.-

Page 111: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

I -

I

8.1

CAPÍTULO 8

APLICAÇÕES DA EQUAçAO DE BERNOULLI A BOMBAS E TURBINAS

PERDAS DE CARGA - LINHA PIEZOMÉTRICA - CAVITAçAO

- A água de um grande depósito, como mostra a figura tem sua

superfície livre submetida a uma pressão manométrica de

O , 35 kqf/cm2• Segundo se mostra, a água é bombeada e

expulsa em forma de jato livre mediante uma boquilha de

7, 5 em de diâmetro. Com os dados da f iqura calcule a

potência da bomba, em cavalos vapor, necessária para o

bombeamento. Despreze as perdas de carga. - /~\

/ \

~~---~ - Desprezando o atrito com a tubulação, calcular · a potência

em cavalos vapor desenvolvida~ na turbina, pela água

procedente de um depósito de grandes dimensões. Despreze as

perdas de carga.

30

FIG. 8.1 FIG.8.2

8.3 - Uma bomba retira água de um reservatório por um conduto de

sucção de o, 20 m de diâmetro descarrega através de um conduto de 0,15 m de diâmetro, no qual a velocidade média é

de 3, 66 mjs. A pressão no ponto A é de - O, 35 kgfjcm2• O

conduto de diâmetro o, 15 m descarrega horizontalmente no

ar. Até que altura H, acima do ponto B, poderá a água ser

elevada. estando B a 1,80 m acima de A e sendo de 20 c.v. a

potência aplicada pela bomba? Admitir que a bomba funciona

com um rendimento de 70% e que as perdas por atrito entre

A e c totalizem 3,05 m.

105

Page 112: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

~:. =: -

reservatório B, como na figura. A J>~:rda de carga entre A e

1 é igual a 3 vezes a carga cinética no conduto de diâmetro

0,15 m e a perda de carga entre 2 e B é igual a 20 vezes a

carga cinética no conduto de diâmetro 0,10 m. Admitindo um

rendimento de 80%, determinar a potência desenvolvida pela

bomba quando a vazão for 15 t;s. Determine também as

pressões em 1 e 2. Esboçar a linha piezométrica.

c H

1,80m

FIG. 8. 3

o. o _v-

FIG. 8.4

z O,lOm

8.5 - Um conduto de 0,60 m de diâmetro alimenta uma turbina que

descarrega água através de outro ·tul:·o de o, 50 m de diâmetro

para o canal de fuga B. A perda de carga entre o

reservatório A e o ponto 1 é 5 vezes a carga cinética no

conduto·, e a perda de carga entre o ponto 2 e o canal B é

0,2 vezes a carga cinética no tubo. Sendo a vazão 0,71m3 js,

determinar a potência fornecida a t.urbi.~3, pela. água, e as

pressões nos pontos 1 e 2. Rendimento da turbina 70%.

61,0

FIG. 8.5

8.6

- !

Page 113: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

na tubulação de saída ( "canal de fuga" ) da turbina a

pressão de estagnação é igual a 250 mmHg (vácuo). Para um

rendimento igual a 0,95 qual a potência desenvolvida pela

turbina?

FIG. 8.6

8. 7 - Uma bomba tem uma vazão de 9000 t;min de água. Seu conduto

de sucção horizontal, tem um diâmetro de 30 em e possui um

manômetro, como na figura.

Seu conduto de saída, horizontal, tem um diâmetro de 20 em

e sobre seu eixo, situado a 1,22 m acima que o precedente

reina uma pressão P2

= 0,70 kgfjcm2, superior a atmosférica.

Supondo o rendimento da bomba igual a 80%, qual a potência

necessária para realizar este trabalho? 3 Dado 7

89 = 1.3. 600 kgf/m •

8.8 - Determinar a potência da bomba em cv necessária para

manter uma vazão de 62,8 tjs, sendo de 80% o rendimento da

instalação. D~spreze as perdas. Se a pressão de vapor de

água é 0,33 m e a leitura bârométrica local é 686,4 mmHg,

calcule a máxima distância x para que não ocorra cavitação.

Dado 1 atm = 10,33 mca.

0 .. 0,30111

O, 26,.

FIG. 8.7 FIG. 8.8

107

Page 114: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

o esquema indica o transporte de 60

reservatório I para o reservatório II,

tubulação de 200 mm de diâmetro. Com os

determinar:

tjs de água do

através de uma

dados da figura

a) a posição da bomba, definida pela distância ~' para que

a pressão a

b) a potência

80%.

c) traçar mais

indicando os

a jusante da

montante da mesma seja 0,90 mca.

da bomba em CV admitindo um rendimento de

ou menos em escala, a linha piezométrica,

valores da pressão no ponto B, a montante e

bomba.

A perda de carga por metro (perda unitária) ao longo da

tubulação é dada por J = o, 1 ~ j2g. Desprezar as perdas

localizadas e a carga cinética.

LAB = 500 m, LBC = 1000 m.

8~- De um reservatório de grandes dimensões parte uma tubulação

de 15 em de diâmetro, a qual termina por um bocal com

diâmetro de saída igual a 5 em e que descarrega o jato na

atmosfera. Um manômetro colocado na secção ( 1) mede uma

pressão de 0,32 ~~cm2 • Sabendo-~e que a perda de carga na

tubulação de 15 em é dada por 2

4,Vi -----·- e a perda de carga no 2g

bocal é dada por 0,05 ~~ , determine

Se, após o bocal for instalada uma

a vazão e a carga H.

turbina Pelton com

TI = 90%, qual a potência consumida pela turbina?

2,0 "' =

20,0"' H

FIG. 8.9 FIG. 8.10

108

Page 115: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

8.1.1. - conhecidos: Na instalação abaixo, são 2

Q = 10 ljs, A = o, 01. m , P = O, 5 kgfjcm2, g = 10 mjs2

o 2

P = 0,7 kgf/cm, AHcn = 7.5 m, rendimento da máquina 80%

Determinar:

a) o sentido de escoamento do fluxo

b) a perda de carga entre A e B

c) o tipo de máquina (bomba ou turbina)

d) a potência da máquina

e) a linha piezométrica entre A e D, determinando o valor

das cotas piezométricas nos ~ontos A, B, c e o.

No esquema da figura a pressão na secção (2) é 2,1. kgf/cm2

a perda de carga entre as secções (1.) e (4) é 2 m, a vazão

de 10 tjs, a área- da secção das duas tubulações é 1.00 cm2•

Determinar:

a) o sentido do escoamento

b) o tipo de máquina (bomba ou turbina)

c) a potência da máquina se seu rendimento é de 70%

Assuma 7 = 1.000 kgfjm3 e g = 1.0 mjs2

' I c

FIG. 8. li -

p

(I I

·A .:.:-.::~:: _:_::·-::·:; 10m

-5m

FIG. 8.12

8.1.3 - o sistema de recalque mostrado na figura possui uma bomba

com 1.0 cv de potência e 75% de rendimento. A tUbulação que

liga o reservatório I até o ponto A é de 4" de diâmetro e

transporta uma vazão de 10 tjs com uma perda unitária J = 1

= 3,14 m/100 m, e a tubulação que liga o reservatório II ao

ponto A é de 4"

16 ljs com uma

de diâmetro e transporta uma vazão

perda unitária J = 5,1.0 m/100 m. A 2

de

distância do reservatório II ao ponto A é 65 m, da bomba

1.09

Page 116: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

é 155 m.

antes da

unitária

Impondo ql>.e a press§ç 5,:.~pcni·'lel imediatamente

bomba seja 3! o mca 1 e s~~:-~:_-_2~: ~1:"1.~ a perda de carga

entre o ponto A e c ~ .s~e.=va:.:6rio III á J = 2,55 m/100 m, determine:

a) a distância do reservatório I ao ponto A

b) a distância do ponto A até a bomba

c) a perda de carga no registro

d) traçar a linha piezométrica para !;1;::,

cando o valor das cotas piezométri~~~

registro, antes e depois da bc=be_ :s :2

no ponto A.

tubulações, indi-

e depois do

;jisponível

8 .14 - O sistema de bombeamento mostrado na figura, deve ter uma

pressão de O, 75 kgfjcm2 no tubo dé descarga, quando a

cavi taçãc na entrada da bomba f-:~ im::ipier:_te, Calcular o

comprimento da tubulação de su.c~3.c- pa3::·,;:_ ~~·::a :;,:;:-:.d:~..ç;;:o de

3.15

operação, se a perda de carga nest~

L ~ por O, 90 """""i)"" 2

g . Qual a -oo-·:incl~ -

bomba ao fluido? Qual a percer~·c=..~;s=­

utilizada para vencer as perdas?

Dados: temperatura da água 20°C

leitura barométrica local 701 i 8S :r-n;-:~-;­

rendimentc da :b::mba 8 c 5;

despreze as demais perdas.

:v--l]l -:o '

--"'"'""~-==-~ ,/''

~;,

-~R I . ~---·-~-'

~:;ela

:jue é

!O em

~:sla

Page 117: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

perda de carga unitária igual a J = 1,57 m/100 m.o registro

que deve ser colocado na cota 80,00m, provoca uma perda de

carga localizada igual a 2 m. Qual deve ser a potência da

bomba e a que distância do ponto A deve ser colocado o

registro para que a pressão disponível no ponto A seja

igual a 25 mca? Os reservatórios possuem níveis constantes

e o rendimento da bomba é 70%. Despreze a carga cinética.

8.16 - A figura mostra o sistema de bombeamento de água do reser­

vatório A para o B, através de uma tubulação de 400 mm de

diâmetro, pela qual escoa uma vazão de 150 tjs, com uma

perda de carga unitária igual a J=O, 55m/100 m, as

distâncias AB1

e B2B são respectivamente 300m e 554m. A

bomba B tem potência de 50 cv, rendimento de 80% e o 1

manômetro colocado na .· entrada desta bomba indica uma . pressão de 0,25 kgfjcm~ Com os dados da figura, determinar:

a) a perda de carga localizada no registro R.

b) a que distância de B1

deverá ser instalada a bomba B2

para que a pressão na entrada de B2

seja 4 mca.

c) a potência da bomba B , se seu rendimento for de 70%. 2 .

d) as cotas piezométricas antes e após as bombas.

90,0

X • ?

FIG. 8.15 FIG. 8.16

30,0 v--

8.17 - Água está sendo bombeada de um grande reservatório para um

de largura,

Calcule a

é de 80% e

canal de irrigação retangular de o,s m

produzindo a situação mostrada na figura.

potência requerida pela bomba se seu rendimento

sabendo que as perdas de carga localizadas e distribuídas

nas canalizações de sucção e recalque totalizam 2, 4 m.

Despreze a carga cinética nas tubulações.

111

Page 118: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

Na instalação da i::..;·_;;_:::.s., c .::.istema que liga os rese.:.~_·ató­

rios A e B, de níveis constantes, é constituído por uma

canalização de diâmetro constante e igual a o, 10 m e de

comprimento total L = 100 m e pela máquina M. A perda de

carga unitária na tubulação é dada por J = 0,2 V2/2g(m/m);

sendo L.E. o trecho da linha de energia e L.P o trecho da

linha piezométrica como indicado na secção 1, pedem-se:

a) o tipo da máquina, bomba ou turbina, justificando.

b) a potência em CV fornecida ou · retirada no eixo da

máquina cujo rendimento é 80%.

N.A. ~ _L. E.

1,50 m

80 m .j (I)

-15m

FTG.B.I7 FI G. 8 .IB

8.19 - Um bomba eleva água do reservatório A para o reservatório

B, como na figura. A perda de carga entre A e 1 é igual a 7

vezes a carga cinética do conduto na secção e a perda de

carga entre 2 e B é igual a 25 vezes a carga cinética do

conduto de recalque< Admitindo um rendimento ~= 30%,

determinar a potência fornecida pela bomba quando a vazão

for de 3 O, o tjs. Determinar as pressões nos pontos 1 e 2.

Qual o máximo nível em que se deve instalar a bomba, para

que não se produza cavi tação? Temperatura da água 20°C,

leitura barométrica local 712,4 mmHg.

8.20 - A figura mostra o sistema de bombeamento de á~~a do

reservatório R1

para o reservatório R2

, através de uma

tubulação de diâmetro igual a 400 mm, pela qual escoa uma

vazão de 150 l/S cc·m uma perda de carga unitária ig-ual a

J = 0,55 m/100 m. As distâncias R B e 1 1

respectivamente 18,5 m e 1800 m. A bomba B1

igual a 50 CV e rendimento igual a 80%. Com

112

B1

R2

são,

tem pot.ência

os dados da

Page 119: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

figura, determinar:

a) a que distância de B1

deverá ser instalada B2

, para que

a pressão na entrada de B seja 2 mca. 2

b) a potência da bomba B2

, sendo seu rendimento igual a 80%.

c) a pressão disponível logo após as bombas B1

e B2

Despreze em todos os ítens a carga cinética.

. ' ( = --

FIG. 8. 19

21,40

B

1,80 r=

FIG. 8. 20

22,0

8.21 - No sistema de tubulações mostrado na figura a bomba recalca

pela tubulação BM uma vazão de 10 tjs, fornecendo uma

potência de 5 CV com rendimento de 80%. A perda de carga

unitária nesta tubulação é J = 2,24 m/100 m. o registro

colocado na tubulação AM, pela qual passam 7 tjs provoca

uma perda de carga localizada igual a 1,50 m. com os dados

da figura, determinar:

a) A pressão disponível no ponto M.

b) A perda de carga unitária na tubulação AM em mjm.

c) o nível d'água no reservatório c, se a perda de carga

unitária em MC for 11,6 mjkm.

d) Traçar as linhas piezométricas, determinando as cotas

piezométricas antes e depois da bomba.

Oespreze a carga cinética.

FIG. 8. 21

113

Page 120: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

FOLHA DE RESPOSTAS

8.1 - Pot = 7,8 cv

8.2 - Pot = 13,8 cv

8.3 H= 7,40 m

8.4 - a) Pot = 19,2 cv p

b) 1 5,86 mca -- = 7

p c) 2 = 82,47

7 mca

8.5 - a) Pot = 393 CV pl

b) 7

= 54,48 mca

= - 4,86 mca

8.6 - Pot = 3781 cv

8.7 - Pot = 30,0 cv

8.8 - X < 50 m

8.9 - a) X= 318 m

b) Pot = 48,0 c v 8.10 -Q = 15,2 lfs

H = 3,39 m; Pot = 0,56

8.11 -a) B -+ c b) llH =

AB 2,95 mca

c) Bomba, Pot = 0,41 cv p

d) A

7 = 10,0 mca

PB 7,0 -- = mca

7

d) PC

9,45 mca = 7

cv

114

Page 121: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

= 2, o mca

8 .12 - a) 2 ... 1 b) Bomba c) Pot = 4,95 cv

8.13 - a) 126,60 m b) 87,10 m c) âH = 1,99 m

r

d) 626,08 m; 624,09 m; 607,00 m; 628,63 m; 2,0 mca

8.14 -L= 7,10 m Pot = 7,05 cv 24%

8.15 - Pot = 10,42 cv x = 141 m

8.16 - a) âH = 1,85 m r

b) L= 272,7 m c) Pot = 30,14 cv d) B

1 2,50 m e 22,50 m

B2

: 21,00 m e 31,55 m

8.17 - Pot = 51 CV

8.18 - a) TUrbina b) Pot = 1,67 cv c) y = 14 m

8.19 - Pot = 15 cv. pl

8.20 -

z

= -2,98 mca "(

p 2

7 = 26,92 mca

max = 8,26 m

a) 527,3 m b) Pot = 30 cv

p c)

1 21,9 lÍl = '1

d) 2 14,0 m - =

'1

115

Page 122: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

"{

b) J = 0;020 mjm c) N.A, = 125,40 m d) C.P

1 = 102,52 m

C.P2

= 132,52 m

Page 123: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

CAPÍTULO 9

ANÁLISE DIMENSIONAL

/~. 0 - Admite-se que a força F devido ao vento sobre um edifício

alto, depende da massa específica do ar p, da viscosidade

do ar ~' da velocidade do vento V, da largura b e da altura

do edifício h. Determinar os números adimensionais em

função dos quais pode ser expressa a força do vento.

9. 2 - De que grupos · adimensionais depende a força de arrasto

sobre uma asa de avião, sabendo-se que o arrasto é afetado

pelo tamanho da asa, pelo ângulo de ataque, pela velocidade

do vôo, pela viscosidade e massa especifica do ar, e pela

velocidade das ondas de compressão no ar ?

- Estudar dimensionalmente a perda de carga (pressão) de um

fluido incompressivel e viscoso, através de uma tubulação

reta de comprimento L. As variáveis conhecidas que intervém

no problema são: a perda de pressão âp, a velocidade média

V, a viscosidade ~' o diâmetro da tubulação D, o

comprimento do trecho L, a massa específica p e a

rugosidade da tubulação e, representada pela variação média

do raio interior.

9.4 - Para movimentar uma embarcação ou uma aeronave a uma certa

velocidade, há necessidade de se aplicar uma força, cuja

intensidade dependerá da resistência que o fluido oferece

ao deslocamento da embarcação, àquela velocidade. o mecanismo capaz de produzir este esforço diz-se um

propulsor. Admitindo que a potência N de propulsão é

função única e exclusiva das seguintes variáveis:

diâmetro propulsor D

número de rotações por segundo n

velocidade do avanço v

117

Page 124: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

massa específica do fluido

viscosidade do fluido

Determine os números adimens ionais independentes que

descrevem o problema.

9.5 A velocidade do som em um gás depende da pressão e da massa

específica. Qual a relação de dependência existente?

\ 9 • 6 - No estudo de bombas hidráulicas consideram-se como

9.7

grandezas físicas que intervém no fenômeno:

- a massa específica do fluido: p

- a rotação do rotor da bomba : w

- o raio do rotor: R

- a diferença de pressões: âP

- a vazão da bomba: Q

Consideremos então uma bomba com uma rotação w

transportando uma vazão Q, de um fluido de massa específica

p, fornecendo uma diferença de pressão âP e cujo rotor tem

raio R. Sabemos que a potência requerida pela bomba nessas

condições é dada por N a âP.Q . uma mudança na ciclagem da

rede alterou o valor da rotação para o valor w' , tal que w' -w = 1, 12 ... Chamando de N' , a potência da bomba nas novas

N' condições, pede-se calcular a relação ~

- Admite-se que a sobrelevação h do nível de um lago, devido

ao vento depende da profundidade média y do lago, de sua

largura L, do peso específico 1' da água e da tensão

tangencial L devido ao vento.

Ache uma fórmula geral que exprima h em função das demais

variáveis. Variável importante y, profundidade média do

lago.

9.8 - Um vertedor triangular é uma abertura feita em uma placa de

madeira ou metal, colocada verticalmente na secção reta de

um canal aberto. o líquido do canal é forçado a escoar pelo

vertedor.

118

Page 125: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

A vazão Q medida pelo vertedor é função da elevação H da

corrente a montante do vertedor, medida acima da soleira do

vertedor, da aceleração da gravidade g, do ângulo q, de

abertura do vertedor e da velocidade V de aproximação da o água para à vertedor; esta última variável, V

0 é algumas

vezes desprezível. Determine, usando análise dimensional, a

equação da vazão Q, em função das demais variáveis.

9 . 9 - A vazão Q, que escoa sobre um vertedor retangular de

paredes finas, é função do comprimento L da soleira do

vertedor, da elevação ·H da água a montante do vertedor,

medida acima da soleira (crista) do vertedor e da

aceleração da gravidade g. Despreza-se a influência da

tensão superficial, da viscosidade e da velocidade de

aproximação v. Usando análise dimensional encontre ~a

fórmula que dê a vazão Q, em função das demais variáveis.

9.10 - o conjugado T desenvolvido por uma turbina hidrá~lica,

depende da descarga Q, da altura de queda H, do peso

específico da água 7, da velocidade angular do rotor w e do

rendimento ~. Determine por análise dimensional a equação

para o conjugado.

9.11 - A vazão Q de fluido que atravessa um medidor Venturi,

depende da diferença de pressões medida entre a secção

normal e a secção contraída do Venturi, do diâmetro D da

secção normal, do diâmetro d da secção contraída e dq

fluido em escoamento, caracterizado por p e J.L. Determine os

adimensionais independentes envolvidos no problema.

9.12 - Quando um fluido escoa em torno de um cilindro cujo eixo é

perpendicular a corrente, forma-se atrás do cilindro uma

esteira de redemoinhos cuja frequência f depende de:

Diâmetro do cilindro D

119

Page 126: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

Velocidade da corrente v Massa específica do fluido p

Viscosidade cinemática do fluido v

Quais são os grupos adimensionais

descrevem o fenômeno?

independentes que_

9.13 - O momento de arfada máximo desenvolvido pela água sobre um

hidro-avião ao amarar, se representa por Cmax. Nesta ação

intervém as seguintes variáveis:

a = ângulo da trajetória de vôo do avião com a horizontal

~ = ângulo que define a posição do avião

M = massa do avião

L = comprimento do casco

p = massa específica da água

g = aceleração da gravidade

R = raio de giração com respeito ao eixo de arfada

Quantos e quais são os grupos adimensionais que descrevem o

fenômeno?

9.14 - A altura h que a água se eleva em um tubo capilar de vidro

é função da tensão superficial u, e do peso específico da

água -, • Quantos e quais são os grupos adimensionais que

descrevem o fenômeno? Determine uma relação entre h e as

demais variáveis usando análise dimensional.

9 .15 - O conjugado T necessário para girar um disco com uma

velocidade angular constante, sobre um filme de óleo,

depende do diâmetro D do disco, da velocidade angular w,

da espessura e do filme de óleo e da viscosidade ~ do óleo.

Determinar, usando análise dimensional, uma expressão que

relacione o conjugado T com as demais variáveis envolvidas

no problema.

9 .16 - A vazão Q de um líquido ideal que escoa para a atmosfera

através de um orifício de bordo delgado, feito na parede

120

Page 127: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

I -I

lateral de um reservatório é função do diâmetro O do

orifício, de massa específica p do líquido e da diferença

de pressão Ap entre a superfície livre do reservatório e o

centro de gravidade do orifício. Determinar, por análise

dimensional, a expressão da vazão em . função das demais

variáveis.

r~ ··~ 17 - A vazão Q de um líquido através de um pequeno orifício em

uma tubulação, depende do diâmetro do orifício d, do

diâmetro da tubulação o, da diferença de pressão Ap entre

os dois lados do orifício, da massa específica p e da

viscosidade 1J. do líquido. Demonstre, usando análise

dimensional, que a vazão pode ser expressa por:

Q = d2 .íff' f ( ~ 1 IJ. )

pd /!F IJ.

9.18 - Derive, por análise dimensional, uma expressão para a

potência de uma máquina hidráulica, se esta potência

depende somente da velocidade angular, do diâmetro e da

rugosidade do rotor da máquina, da vazão, da massa

específica e viscosidade absoluta do fluido em escoamento.

9.19 - Gás sob pressão escoa para a atmosfera através de um

pequeno orifício. A vazão do fluxo depende da diferença de

pressão Ap entre o reservatório e a atmosfera, da

viscosidade cinemática v e da massa específica do gás p, e

do raio R do orifício. Mostre que:

9.20 - Derive por análise dimensional uma expressão para a queda

de pressão Ap, sobre um comprimento x, de um escoamento não

estabilizado na entrada de uma tubulação, se Ap depende

121

Page 128: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

somente de x 1 do diâ:n::e:·t::co da tubulação D 1 da vazão Q, da

massa específica p e da viscosidade ~ do fluido.

9.21 - Derive uma expressão para a velocidade limite de uma esfera

sólida e lisa caindo através de um líquido incompressível

se esta velocidade só depende do diâmetro D e massa

específica da esfera pe, da aceleração da gravidade g, da

massa específica pr e da viscosidade do fluido ~·

122

. I I

I

Page 129: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

9.1

9.2

9.3

9.4

9.5 - c = p 1/2

f(-} p

FOLHA DE RESPOSTAS

9.6 Q' = w' -o:- w w' 2

N' w' 3

= (-w-> ;-N- =(-w-> ;-f-h L 't" 9.7 --- = f(y- 'ry> y

9.8 - Q =

9.9 - Q =

9.10 - T

D 9.11 - --cr-

9.13 - a, ~

9.14 - h =

9.15 - T =

,/q ~ V o H'5/~ f( ,t/J) ,;-;

,/q 3

H~/2 f(~) H

cmax R pL3

' MLg '---y;- ' M

K /I_ 7

1.LWD3 te-º e )

123

Page 130: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

9.20 - ~p

=

Page 131: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

CAPÍTULO 10

SEMELHANÇA FÍSICA E MEDIDORES DE VAZÃO

10.1 - Através de uma tubulação de 25 em de diâmetro está

escoando um óleo de 5,62 x 10-6 m2/s de viscosidade

cinemática. A que velocidade deve fluir água a 20°C pela

tubulação, para se ter um escoamento dinamicamente

semelhante? Qual é a relação das forças de resistências, " para comprimentos correspondentes da tubulação, proguzidas

pelos dois fluxos? Densidade relativa do óleo é de 0,8.

10.2 - Se quer ensaiar um modelo de submarino, na escala 1/20, em

um túnel aerodinâmico em que pressão da corrente livre é .. . .. 2 o

p = 21 kqfjcm ( abs) _e. a temperatura T = 50 C. A velocidade

a que se quer estimar o arrasto no protótipo é 15 nós. Qual

deve ser a velocidade da corrente livre do ar no túnel?

Qual será a relação entre os arrastos no modelo e no

protótipo? Explicar porque, apesar da elevada pressão no

túnel aerodinâmico, pode considerar-se o fluxo

incompressível.Dado: viscosidade cinemática da água do mar • -6 2

1. gual a 1 , 3 x 1 O m I s .

10. 3 - Explicar porque no problema anterior não se teria seme­

lhança dinâmica, se o protótipo do submarino se movesse

perto da superfície livre do mar.

10.4 - Um pequeno modelo de uma piscina foi construído na escala

1/10 a fim de, experimentalmente, se determinar o tempo de

descida do nível d'água (esvaziamento) . Determine o tempo

de esvaziamento para o protótipo, se para o modelo foi de 5

minutos.

10. 5 - Para se estudar as forças longitudinais que aparecem na

decolagem de um hidro-avião, utiliza-se um modelo reduzido

125

Page 132: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

em escala geométrica 1:5. Pede-se estabelecer as condiçõe~

necessárias para que subsista semelhança física entre o

modelo e o protótipo, sabendo-se que o ensaio é feito com o

mesmo fluido e no mesmo local. Variáveis que influem p, V,

IJ., g, F, t.

10.6 - Um aeroplano que terá uma asa de 12 pés, é desenhado para

voar a 100 m.p.h. Usando-se um túnel de vento à pressão

atmosférica, determinou-se a resistência sofrida pelo

protótipo, através de um modelo na escala 1/5 • Qual deve

ser a velocidade do vento no túnel, para que os:escoamentos

sejam semelhantes?

10.7 -Num tanque de provas de navios está sendo testado o modelo

de um novo navio, de modo a determinar a resistência devido

a formação de ondas que será encontrada por este. Sabe-se

que:

a) o deslocamento (peso) do protótipo é igual a 27.000 tonf

b) o comprimento do modelo é s,o m

c) o comprimento do protótipo é igual a 200 m

d) a densidade da água do tanque é igual a da água do mar

Pedem-se:

Qual deve ser o deslocamento (peso) do modelo?

Se a velocidade máxima a ser atingida pelo protótipo é 16

nós, qual deve ser a velocidade do modelo no tanque de

provas, a fim de que se obtenha uma configuração de ondas,

dinamicamente semelhante a do protótipo, a 16 nós?

Qual a resistência de ondas no protótipo a 16 nós, se foi

determinado que no modelo, à velocidade correspondente,

essa resistência é igual a 1,2 kgf?

10.8 - No estudo de ondas de gravidade, de pequena amplitude, cuja

equação da velocidade de propagação (celeridade) é dada por

2 = (~ 2rr + ~) tanh ~ c p -L- 2rr L

126

. I

Page 133: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

/

as variáveis que intervém no fen6meno são: c celeridade, L comprimento de onda, y altura do líquido não perturbado, g aceleração da gravidade, p massa específica do líquido e u /tensão superficial do líquido. Determinar: a)) os números adimensionais independentes que descrevem o ~· fen6meno. ~) um líquido cuja tensão superficial é 1/4 da tensão

superficial da água e de densidade relativa igual a 1,02

é usado para simular o movimento de ··ondas de pequena amplitude na água. Qual deve ser a escala geométrica, para que se estabeleça semelhança . dinâmica, . entre os

dois escoamentos?

10. 9 - Deseja-se construir uma ponte sobre um canal, cuja velo­cidade máxima da corrente é de 3,6 mjs, e para o estudo da formação de ondas nos pilares da ponte, foi construido um modelo reduzido na escala 1:20. a) Qual a velocidade a ser tomada no modelo, de modo a aa

conae~ir uma idAntica configuraçlo geom,trica da auper­ficie daa ondaa?

b) Se a vazio por baixo da ponte ' de 0,2 m3/a, no modelo, qual aer4 a vazio correapondente no protótipo?

10 .10- No eatudo de bombaa hidr4ulicaa conaicleram-•• como grandeza• tiaicaa que int•rv•m no tan6meno. 1 - a maaaa eapecitica do fluido p 2 - a rotaQio do rotor da bomba w 3 - o raio do rotor R 4 - a diteren9~ de preaalo AP

5 - a vazio de liquido Q Na hipóteae de aomente eataa grandeza• intluirom no ten6meno pedem-ae: a) oa n~eroa adimenaionaia nocoaa4rioa ao oatudo da bomba

em laboratório partindo de AP,• t (p, w, R, Q). b) uaando oa adimenaionaia obtidoa, reaolva o aequinte

problema:

127

Page 134: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

,~:;:,::... .,

Uma bomba centrífuga deve ser projetada para a vazão de 3 220 mjh, altura manométrica (~p) de 30m e uma rotação

de 1740 rpm. No projeto do modelo desta bomba, as

condições desejadas são: vazão 5 m3/h, altura manométri­

ca (~p) de 20 m e o mesmo líquido que escoará na bomba

protótipo. Pedem-se:

1 - A escala geométrica À

2 - A rotação da bomba modelo.

10.11- Quer-se ensaiar um modelo de perfil de pá de uma hélice de

avião, em um túnel aerodinâmico. Sabe-se que o protótipo

tem uma corda de 50 em e que a velocidade do escoamento do

fluido não perturbada é de 10mjs. Pedem-se:

a) os grupos adimensionais que descrevem o fenômeno, saben­

do-se que as variáveis que intervém são: p, ~' g, F, V,

t. b) a velocidade do escoamento de ar na secção de ensaio do

túnel, se o modelo tiver 5 em de corda? Justifique.

c) como diminuir a velocidade do item b, permanecendo

satisfeitas as condições de semelhança física, entre os

dois escoamentos?

~ ......

~ 10.12- Deseja-se determinar a perda de carga em uma curva de uma

tubulação de 1 metro de diâmetro, na qual escoará ar 3 -6 2 comprimido de p = o, 6 UTM/m e ~ = 2 x 10 kgf. sjm a uma

3 vazão de 3,30 mjs. Para isto deseja-se construir um modelo

reduzido da tubulação e os testes serão feitos com água a

25°C, de p = 102 UTMjm3 em laboratório cuja capacidade

máxima de suprimento de água para o modelo é de 50 tjs.

Qual deve ser a escala geométrica do modelo, para se ter

semelhança dinâmica entre· os escoamentos no modelo e no

protótipo? Qual a relação entre as perdas de pressão no

protótipo e no modelo?

10.13- Deseja-se conhecer as perdas de carga de uma galeria

circular onde irá escoar água, para isto mediu-se a perda

128

I •

Page 135: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

! '\

de carga devido ao escoamento de ar, insuflado na própria

galeria.

a) a vazão de água que irá circular na galeria é de 3 7, 5 m js, qual deve ser a vazão de ar, para se ter

semelhança dinâmica entre os escoamentos?

b) sobre um trecho de comprimento igual a 500 m , obteve-se

com aquela vazão de ar, um valor da perda de carga igual

a 0,12 mca. Qual o valor da perda de carga em um trecho

de 6050 m de galeria, quando escoar 7,5 m3 js de água?

Dados:·viscosidade cinemática do ar- v = 14,7 x 10-6m2js ar

viscos. cinemática da água - v H O

= 1,15 X 10-6m2 js

massa específica do ar - par = Í,25 kg/m 3

massa específica da água - p = 1000 kgjm3

H O 2

10.14- Um trecho do rio Paraná, no qual deverá ser construída uma

ponte, foi reconstituído em um laboratório na escala 1/100.

Para se estudar o arrasto sobre um pilar da ponte, o modelo

foi testado para uma velocidade média da corrente igual a

O, 20 mjs. Medindo-se o arrasto sobre o pilar da ponte

modelo,a essa velocidade, encontrou-se o valor de 0,01 kgf.

'--- Determinar a velocidade. correspondente no protótipo e o

valor da força de arrasto sobre o pilar da ponte protótipo.

10.15- Em um certo fenômeno físico a funyão representativa é dada

por f (N, g, p, V, L) = O onde N é potência e L uma

dimensão característica qualquer. Ao determinar os grupos

adimensionais pelo teorema dos rr e efetuando-se uma série

de experiências em laboratórioJ chegou-se ao gráfico

indicado abaixo. Se em uma certa experiência tem-se 3 2

p = 100 UTM/m , V = 2 mjs, L = O, 5 m e g = 10 mjs , qual

será a potência em CV?

FIG. 10.15

129

Page 136: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

'-... ~

O model.;:, .::.: ~d'.lz.::..C"l·:: .~e um vertedor de barragem foi construído

na escala 1/60. o vertedor protótipo foi projetado para uma

vazão milenar igual a 3.200 m3 js. Qual deverá ser a máxima

vazão requerida nos testes do modelo? Que tempo, em

minutos, representa um dia no protótipo?

10 .17- Um determinado laboratório de hidráulica montou um modelo

reduzido para o estudo do alargamento da praia de

Copacabana. Segundo informações não oficiais, o estudo da

semelhança foi baseado exclusivamente nos adimensionais

Weber e Reynolds. Qual a sua opinião sobre esta informação?

critique-a, se for o caso, justificando o seu ponto de

vista. r-~cL-

Um modelo reduzido de um porto foi construído na escala

1:225 (sem distorção da escala vertical). Fortes ondas de

4,5 m de amplitude e 6 mjs de velocidade deverão ser

contidas pelo quebra-mar do porto protótipo.

a) Desprezando o efeito do atrito, qual deverá ser a

amplitude e a velocidade das ondas no modelo, para se

ter semelhança física entre o modelo e o protótipo?

b) Se o período das marés no protótipo for de 12 horas,

qual deverá ser o período das marés no modelo?

10.19- Para simular ~ resistência oferecida pela água um trecho de

100 m de comprimento e 1 m de diâmetro, de um emissário

submarino de esgotos, quando este for rebocado, totalmente

submerso, no mar, foi 'feito um teste, à pressão

atmosférica, em um túnel de vento, de um modelo reduzido, a

uma velociGa2e de 20 mjs. Que dimensões deverá ter o modelo

para que se estabeleça semelhança física entre o modelo e

protótipo 1 sabendo-se que o trecho de emissário será

rebocado a '=:.. -~=:.ocidade constante de 6mjmin.

Nestas condições qual será a relação entre as resistências

oferecidcs ::.:.::· ;:;.s=:locamento do protótipo e do modelo.

130

. I

Page 137: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

. '

Sendo a função representativa do fenômeno f (F, v, L,

p, IJ.) = o e como o teste é feito em um túnel de vento,

pergunta-se se não ocorrerá um "efeito escala" pelo fato do

número de Mach não ser um dos grupos adimensionais

independentes que representam o fenômeno físico. Explique: 3 -6 2 Assuma que 7

8 0 = 1000 kgfjm , v

8 0 = 10 m js

2 3 2 -5 2 7 = 1 1 2 kgfjm 1 V = 10 m /S

ar ar

10.20- Uma esfera totalmente submersa em um líquido movimenta-se

em um plano horizontal com uma velocidade

necessária uma força F1

para manter o movimento.

foi medida para di versas velocidades, tendo-se

dados da tabela abaixo. Se · uma outra esfera,

V , sendo 1

Essa força

obtido os

totalmente submersa, de diâmetro

fluido com velocidade

necessária?

D = 50 2

v2

= 2

em movimenta-se

mjs, qual será

no mesmo

a força

Dado: D = 20 em. 1

v1 (mjs)

Fl (kgf)

2

4

7 (

. 4 6 8 10

10 18 30 45

10.21- Uma determinada companhia de eletricidade pretende fazer

ensaios em um modelo reduzido na escala 1/50, de um canal

de desvio para uma obra de aproveitamento hidrelétrico, no 3 .

qual a máxima vazão esperada é de 1500 m js. Para isto

entrou em contato com um laboratório de hidráulica, cuja

capacidade máxima de suprimento de água para o modelo é de

50 tjs. Você acha que este laboratório tem condições de

fazer os ensaios no modelo com aquela escala? Por que?

10.22- Um modelo _reduzido de um projeto de aproveitamento hidre­

létrico possui um ressalto hidráulico (dissipador de ener-

gia) que dissipa, para uma

o modelo é construído na

determinada vazão, 0,013 HP.

escala 1/40. Qual a potência

dissipada no protótipo do ressalto hidráulico?

131

Page 138: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

10.23- Duas bombas A e B, geometricamente .semelhantes, são

instaladas am série e o escoamento em ambas e francamente

turbulenta ( Rey alto) • Para a bomba

dados: altura manométrica HA = 25 m, nA

e diâmetro do rotor D = 20 em. Determinar a A

bomba B e a sua altura manométrica, sabendo que o diâmetro

do seu rotor é 15 em.

~ 10.24- Em ~

um certo fenômeno físico as forças viscosas e da '\ gravidade são predominantes. Em um determinado ensaio o

modelo construído na escala 1:4, deverá ser testado para um

determinado f 1 ui do. Se o protótipo irá funcionar com um

fluido de viscosidade cinemática v = 4, 8 x. 10-5 m2 /s, qual

deve ser a viscosidade do fluido utilizado nos testes do

modelo, para que haja semelhança física entre os dois casos

particulares do fenômeno?

10. 25- Você foi informado, oficiosamente, que o laboratório de

aerodinâmica que estudou o arrasto sobre a asa do caça P-47

Thunderbolt, utilizado pelo 1~ Grupo de Caça da FAB, na

Itália, foi o mesmo que fez os testes do arrasto sobre a

asa do caça Northrop F-5B, adquirido pela FAB, e que nestes

testes o laboratório considerou, para ambos os aviões, como

importantes, os mesmos grupos adimensionais envolvidos no

fenômeno. Qual a sua opinião sobre esta informação.

Expresse seu ponto de vista justificando.

10.26- Um modelo de uma bomba centrífuga, construído na escala

1: 4, é testado sob uma carga de 7, 6 m a 500 rpm. Foi

determinado no ensaio que a potência requerida pelo modelo

é igual a 10 HP. Calcule a velocidade de rotação e a

potência requerida pelo protótipo, quando a carga for

de 4 4 m. Qual a relação entre as vazões bombeadas pelo

protótipo e pelo modelo, sob estas condições?

132

)

Page 139: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

~~ 10.27- Um modelo de um fenômeno de escoamento no qual as forças de

gravidade e de tensão superficial são dominantes, está para

ser construído. Determine uma expressão para a escala do

modelo em termos das propriedades físicas dos fluidos.

10. 28- Para se determinar a resistência oposta pelas ondas a um

barco, fizeram-se ensaios no laboratório, em um tanque de

provas, - com um modelo reduzido na escala 1: 25. Se a

velocidade máxima que o protótipo desenvolverá é de 3 7

km/h qual deve ser a velocidade máxima desenvolvida pelo

modelo, para se obter ondas dinamicamente semelhantes as

reais. Se a força de arrasto medida no modelo foi de

0,227 kgf, qual a potência, em cv, que o motor do barco

protótipo deverá ter para desenvolver aquela velocidade, se

seu rendimento for de 80%.

10.29- o gráfico mostra a curva de calibração de um vertedor

retangular de paredes finas, cujo comprimento L da soleira - 1

é 0,40 m, descarregando com a veia vertente livre. Mostre

como uma curva de calibração para um vertedor semelhante

com comprimento de soleira L = O, 60 m pode ser traçada 2

partindo somente da curva dada. Desenhe esta nova curva

sobre o gráfico dado. Dimensão importante do fenômeno H,

carga. Despreze a viscosidade e a tensão superficial.

0,40m H (m)

H

Q(its)

FIG. 10.29

10.30- Tem-se dois medidores de vazão, tipo diafragma, montados em

tubulações, como mostra a figura.Determinar a relação ~H/~h

133

Page 140: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

e-

'\j ....-../ = ---~

--..) _,;..._., é \

quando existir semelhança física entre os dois escoamentos.

Líquido em escoamento: água.

I Q d LJ

~- 2T~ d1= Sem

l Ql . -

~ vHg

Hg

FIG. 10.30

Por meio de um modelo experimental deseja-se estabelecer a

profundidade mínima, h min, desde a superfície livre, em

que se deve colocar o tubo . de sucção de uma bomba, para

que não se produzam vórtices na entrada e não exista

arrastamento de ar para dentro da bomba. O líquido que se

deseja bombear é petróleo, v = 0,7~ stokes, com uma vazão

de 140 tjs; o diâmetro do tubo de sucção é igual a d = = 250 mm. o ensaio se deseja efetuar com um modelo na

escala geométrica igual a 1:5. Para se obter no modelo um

líquido de qualidade desejada pode-se utilizar uma solução

de glicerina em água, que modifica a viscosidade da mistura

desde 0,01 stokes (água pura) até 8 stokes (glicerina

pura). Calcular:

a) a viscosidade do líquido que deve ser usado no modelo

b) a vazão Qm no modelo e a velocidade média Vm no tubo de

sucção do modelo.

c) a profundidade h min em que se formará os vórtices no

protótipo, se no modelo se obteve h min = 60 mm.

-hmin )

FIG .. 10.31

134

Page 141: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

10.32- Um laboratório de hidráulica deverá testar um modelo

reduzido de um quebra-mar de um porto. o período médio das

ondas no local onde será construído o porto é de lOs. Se o

gerador de ondas do laboratório somente pode fazer ondas

com 1, Os de ·período, qual deverá ser a escala do modelo

para se ter semelhança física?

10.33- Um modelo reduzido de um vertedor de uma barragem foi

construído na escala 1:60. Quando a altura d'água sobre a

crista do vertedor modelo é 3 em, a vazão descarregada vale

42,6 tjs. Qual a altura sobre a crista e a vazão

descarregada correspondentes no protótipo?

10.34- Um grande medidor Venturi para medida de escoamentos de ar

tem um diâmetro de secção estrangulada igual a 0,90 m. Este

Venturi está sendo calibrado usando-se um modelo na escala

1:12 e sendo água o líquido. Quando uma vazão de 0,02 m3 js

de água passa através do Venturi a queda de pressão

correspondente é de 1,52 kgfjcm2• Calcule a correspondente

vazão e a queda de pressão no protótipo.

-6 2 Dados: vH 0

_ = 1,14 x 10 m js 2

Par = 0,125 UTMjm3

JJ.ar = 0,18 -5

X 10 kgf -2 m s.

10.35- No teste de um modelo em um tanque de carena, verificou-se

que as variáveis que intervêm no fenômeno são: v, g, t e v. O protótipo vai trabalhar em água a 20°C, de viscosidade

cinemática v = 10-6 m2 js. Sendo a escala geométrica 1:2,

escolher entre os fluídos abaixo aquele no qual deve ser

135

Page 142: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

água a 90°C

mercúrio

gasolina

querosene

-7 3,54 X 10 -7 1,25 X 10 -7 5,12 X 10

-6 3 1 1 X 10

10.36- Tem-se um diafragma com as dimensões indicadas na figura.

Sabe-se que este diafragma foi projetado segundo as normas

DIN. Determine:

1) Qual o m deste medidor.

2) Qual o valor da vazão de água quando AH = 0,80 mcHg

3) Qual a mínima vazão que pode escoar neste medidor para

que ainda se tenha Co = cte.

10.37- Em uma tubulação estão instalados um diafragma e um tubo de

Prandtl, como na figura. Conhecendo os coeficientes m e Co

do diafragma, determine a relação AH 1 AH . Faça as 2 1

hipóteses necessárias.

Hg

FIG. 10.36 FIG. 10.37

10.38- Deseja-se construir um diafragma, segundo as normas DIN,

para medidas de vazão de água através de um duto de 200 mm

de diâmetro. Sabe-se que a vazão máxima que escoará é de

66 tjs. Para as medidas de pressão antes e após o

diafragma, dispõe-se de um manômetro em U, com mercúrio,

que pode acusar um desnível máximo de 250 mm. Determinar o

diâmetro do orifício do medidor e a mínima vazão para qual

ainda se tem Co constante.

136

Page 143: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

I

I •

10.39- Em uma tubulação está instalado um medidor de vazão tipo

orifício para medir vazões de água. Sabe-se que o medidor

foi projetado para a medida de vazão máxima igual a

4 7, 8 m3 /h a qual corresponde o desnível de 100 mm em um

manômetro em U que contém mercúrio. o desnível máximo

possível neste manômetro é de 120 mm. Surge porém a

necessidade de se medir uma vazão de água até 55 m3 jh.

Pergunta-se: é possível a utilização do mesmo medidor e do

mesmo manômetro ou deverão ser escolhidos outros?

São dados: diâmetro da canalização D = 113 mm, Reynolds

crítico para o medidor 1,5 x 105•

10.40- Quer-se projetar um diafragma conforme as normas DIN, para

ser instalado em uma tubulação de 8" de diâmetro, para

medir vazões de água. Sabe-se que as vazões a serem medidas

variam entre 31.5 t;s e 90 tjs. o projeto deve obedecer os

seguintes requisitos:

a) Mesmo para a mínima vazão Co deve permanecer constante.

b) O máximo valor de ~H não deve ultrapassar 500 mmHg.

Determine o diâmetro do medidor, seu coeficiente de vazão

Co e a função Q = Q(~H) no seu campo de utilização.

10.41- Tem-se dois diafragmas instalados em série. O primeiro em

uma tubulação de 8" e o segundo em uma tubulação de 6" de

diâmetro. O coeficiente m do primeiro é 0,2, determine qual

deve ser o coeficiente m do segundo para que o desnível de

mercúrio ~H em ambos os manômetros seja o mesmo. o escoamento é francamente turbulento e os medidores foram

construídos segundo as normas DIN.

10.42- Um diafragma projetado e construído segundo as normas DIN,

foi instalado em uma tubulação de 200 mm de diâmetro para

medidas de vazões de água. As diferenças de pressões foram

medidas com um manômetro em U tendo como fluido manométrico

bromofórmio p = 280 UTM/m3• Para uma vazão de 45 tjs o

137

Page 144: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

' desnível manométrico é de 800 mm. Determine o diâmetro do

medidor e seu coeficiente de vazão para a região de

constância.

10.43- o diafragma do laboratório de Hidráulica da EESC foi

ensaiado com água. Traçou-se a curva Q ( tjs) contra

~ (mmHg), resultando o gráfico abaixo. Sabendo que esse

diafragma foi construído e montado segundo a norma DIN em

tubulação de 3" de diâmetro. Determine:

1) O valor do produto m x Co

2) o valor do diâmetro do orifício do medidor

3 ) o valor da mínima vazão para a qual o Co do medidor

ainda é constante.

Q(!!s)

18

13,5

9

15 20 25 30

FIG. 10.43

138

Page 145: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

FOLHA DE RESPOSTAS

10.1 -a) v = 0,178 v 2 1

b) 25,2

F 10.2

p = 100 F m

10.4 -t = 15,8 min p

10.5 -v = .;-;: v p m

F = 125 F p m

10.6 -v = 500 mph m

10.7 -a) p = 1728 kgf m

b) v = 3,2 nós m

c) F p = 18,8 tonf

10.8 -a) Fr, We, Y/L

b) À ~ 1/2

10.9 -a) v = 0,80 m/s m

b) Q 357,6 3 = m js p

10.10-a)

"' l1E llJ

Q

p(wR) 2 ' wR 3

b) À = 1:6

c) w = 8524 rpm m

10.11-a) Fr, Rey, Cd.

b) v = 100 mjs m

l1P 10.12-

p

AP = 5764 m

139

Page 146: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

10.13-a) Q = 95,8 m3 ,/s ar

b) Ap = 7,12 me a

10.14-V = 2,0 m;s p

F = 10 tonf p

10.15-N = 3,33 cv ou N =

10.16-a) o. = 0,1.15 m3 js

b) t = 1.86 min m

1.0.18-a) v m

= 0,4 m/s

b) t = 0,8 horas m

10.19-a) L = 5m m

D = 5 em m

b) F = 8,34 Fm p

c) Não

10.20-F = 1.4 kgf

10.21-Não

10.22-Pot = 5262 HP

10.23-a) w = 2844 rpm

b) Ap = 79 m

10.26-a) w ~ 300 rpm

Pot = 2223,2

Q b)

p = 38,4 Q

m

10.27-i\. = I Um

<Tp xeE

pm

10.28-a) v = 7,40 km/h

b) Pot = 607 cv

HP

2,13 c v

140 , I

Page 147: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

I ~

âH 1 10.30- ~h=~

10.31-a) v = 0,067 stokes m

b) Q = 2,50 tjs m

c) h = 300 mm p

10.32-Ã. = 1:100

10.33-H = 1,80 m p

Q = 1188 m3 js p

10.34-Q 3,03 3

= m js p

âH = 0,0021 kgfjcm p

, o 10.35-Agua a 90 c

10.36-m = 0,25

Q = 38,7 tjs

Q = 11,5 tjs min

âH 10.37- 2 m2Co2 =

âH 1

10.38-00

= 126,5 mm

Q = 30,8 tjs min

2

10.39-Deverá ser trocado o manômetro.

10.40-D = 126,5 mm o

Co = 0,660

Q = 0,13 ~ ~H (m) e Q(m 3 js)

Page 148: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

10.41- m = 0,35 2

10.42- D = 128 mm o

'#K, Co = 0,67

10.43- me o = 0,27

D = 48 mm j

:-o

Qmln = 8,66 tjs ._

142

f,

Page 149: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

J

ANEXO

FÓRMULAS I GRÁFICOS E TABELAS

1 - PROPRIEDADES DOS FLUIDOS

Massa específica

Volume específico

dm P = dVol

1 v=--p

Equação dos gases perfeitos

P.Vol = n.G.T

G = 8.312 k N.ml K g.mo • G R = __,.,,_..-Mal

p = R.T p

P -Pressão absoluta Vol -Volume n -Número de moles G -constante universal dos gases. R -constante particular do gas. Mol- Massa molecular.

/ Módulo de elasticidade volumétrica

dP K = - ---=dv,:.:.;;..o.,....l-

2 - ESTÁTICA DOS FLUIDOS

Pressão

dF p = """dA"

F = P.dX à

Vol

~! - força de pressão 1 perpendicular aA - área

Equação da estática dos fluidos.

ou

143

Page 150: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

L

ap = o 8X ~=O ay .

dP --az=-7

Medida da pressão: manometria.

Pressão relativa

Pr = Pa - Pata

Diferença manométrica

Manômetro diferencial

Piezômetro

3 - FORÇAS SOBRE SUPERFÍCIES SUBMERSAS

Módulo da fôrça

J = p .A cg

Centro de pressões

I x' = X + xy

cg Ycg .A

I Y' + XX

= Ycg y .A onde

cg

Ixy = Produto de inércia relativo ao centróide Ixx = Momento de inércia relativo ao centróide

da da

Força sobre corpos submersos. Princípio de Arquimedes.

F = '1 • Vat I c Vat - Volume de fluido deslocado.

144

área área

Page 151: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

4 - LEIS BÁSICAS DOS FENÔMENOS DE TRANSPORTE

Equação da Viscosidade ( Newton )

ôV -r = - ll a.,.,

Equação da condução do calor ( Fourier )

Q=-KA~ a.,.,

Equação da difusão ( Fick )

J =- D p aCA a .,.,

5 - CINEMÃTICA DOS FLUIDOS. EQUAÇÃO DA CONTINUIDADE.

Velocidade:

Aceleração aV á= (V·V)V + at

Linha de corrente

~-~-~ Vx - Vy Vz Trajetória

dx dt; ~ - dt; dz - dt -v;- = Vy v;:-Descarga

vazão

Q = JI. !·dX Velocidade média

v. -i JJ v.d1 Á

Equação da Continuidade (conservação da massa)

Diferencial a(pVx) + a(pVy) + a(pVz) óp ax ay az -- at

145

Page 152: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

Diferencial, escoamento permanente

a(pVx) + a(pVy) + a(pVz) ax ay az o

Diferencial, escoamento incompressível

8Vx + 8Vy + 8Vz O ax ay az -

Integral

JJ.~v.dl + :t JJJv~~vol = o

Integral, escoamento permanente

JI. ~v.dl = o

Integral, escoamento incompressivel

J[.!·dA + :t JJJV~:ol o

6 - APLICAÇÕES DA EQUAÇÃO DE BERNOULLX

Equação de Euler

- v _R_ - g. v z = c v. v) v p

Equação de Bernoulli P v2

--- + z + - Constante 7 29-

7 - TEOREMA DA QUANTIDADE DE MOVIMENTO

8 - APLICAÇÕES DA EQUAÇÃO DA ENERGIA

Equação da energia

Q + W = JJ~! + ~ + qz + u).(pV.dÂ) + 8~ JJJ~~2

+ qz + u)pdVol

146

Page 153: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

Equação de Bernoulli generalizada

Pl + Zl + V~ = P2 + Z2+ V~ + .LU!perda 7 2g 7 2'g

Potência de Bombas Hidráulicas

N= 7Qlle TI

Potência de Turbinas Hidráulicas

N = 717Qlle

9 - ANÁLISE DIMENSIONAL

Sistema probásico para Mecânica dos Fluidos

p - massa específica do fluido V - velocidade O - dimensão característica

-3 -ML - LT-1

- L

10 - SEMELHANÇA FÍSICA E MEDIDORES DE VAZÃO

Adimensionais mais usados

Número de Reynolds Rey = pVD = 4eQ ll rrDI.L

Número de Froude F r v2

= gD

Número de Euler Eu llP = --p~

Número de Mach Ma v = --c

Número de Weber We = V2 Dp U'

Medidores de vazão

C nD2 Prp Q = m Q -- --4 p

Do - Diâmetro do orifício D - Diâmetro da tubulação

CQ - Coeficiente de vazão

147

Page 154: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

MEDIDOR 1E VAZ'kJ TFO DIAFRAGMA

NORMA DIN

o u

0, ..

0,12

0.10

0,71

0,75

o 0,72 IC N

~ 0,70

3 0,51 ... ....

:o,u u k: ~0,64 u

0,52

0,60

I'

~ ~

' I'.._,

~

"'"" ~

"" """

0,51 • 3 45 lO 2 s 45

0,10

0,71

~o.u

~ 0,74 N c > 0,72 ... Q

... 0,70

.... z !!! 0,51 u k:

~lo...

... ü ~

~~I

-lui j

!JI ~I

a•l 7

[O

a-o. C m

0,05 0.10 0,15

•G. 0.20 0.25 Q.30

1-•a.lt q35

0.40 0,45

... 11. 0,50

0.55 . q60

-11. !l65 joo-q ls 0,70

/ / v

/ v

/

/

... 0,66 o u v Co MRA

E. CANT'D! TU80 UISO VIVOS

/ ./

~

0,64

0,52

0,60

~o DIAFRAGMA

0,598 0_.602 0.608 0,615 0,624

0,634

0,645 0,660

0.676 0,695

r0,716 0,740 0,768

. 0,802 --

O, I 0,2 0,5 0,4 0,5 0,5 •Co

148

Page 155: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

11 - PERDA DE CARGA

Equação Universal de Perda de Carga

L v2

âllperda = f I> 2g

Equação de perda de carga localizada

v2 Ahperda = K 2g

Perda de carga unitária

J = âllperda L

Fórmulas para determinação do coeficiente de perda de carga

Escoamento laminar

f = 64 Rey

Equação de Blasius

0,316 f = _ ___, __ _ Reyo ,25

válida para tubos lisos e 104 < Rey < 105

Equação de Colebrook

1

.[f = - 2,0 log [o,27 (-e-) + 2

'51 J

10 D Rey .[f

válida para Rey >2.3.103

Equação de Haaland

1

.[f [

10/9

= - 1, 8 log10

( ~ ) + 6.9 Rey ]

válida para: e o ~I>~ 0,5 e, 4.000 ~ Rey ~ 108

Equação de Swamee & Jain

f = 1,325

[ln ( 3,;.0 + 5,74 Reyo,9

válida para: e ~ 8 ~ I> ~ 1 o e, 5 • o o o ~ Rey ~ 1 o

149

Page 156: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

Equação de Churchill

f = 8. [ ( 8 12

1 J 1/12 ) + Rey (A+B) 3/

2 onde:

A= [ 2,457 ln ( 1

7 )0,9+ e Rey 0,27--o-

e

B ( 27.530 r6 = Rey

DIAGRAMA DE MOODY

0.1

0.09

0.01

0.0

~~=-~-~r j '1~Jt ~--t=·""'~l

'! , tH t+ttl!t4: , t JflRJ.AP''':l~il:' 1 +:-j1HtltttHil. - ~-l [)~--- ;_a•~+!~i.J -~-{~Ulill!Uf -

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Page 157: EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE

BIBLIOGRAFIA

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151

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Editora Guanabara Dois,