Questões de Concurso sobre Mecânica dos Fluidos

Considere um motor hidráulico de acionamento de uma mesa de máquina-ferramenta cujo regime de escoamento nos tubos do sistema de bombeamento de óleo apresenta os seguintes dados:

1. Diâmetro do tubo igual a 12,7 mm;

2. Velocidade igual a 5 m/s;

3. Viscosidade do óleo utilizado 33.10^-2 Stokes; e

4. 1 cSt = 1 mm²/s.

Fórmulas:

Re= $\frac{V.d}{v},$ onde D é o diâmetro da tubulação; V é a velocidade média do fluido; e v é a viscosidade cinemática.

O número de Reynolds é

Se a distribuição de velocidades, em m/s, de um escoamento for dada por v = 2x³ + 2y² - 3z, então a aceleração do fluido no ponto de coordenadas [2,1,5], em m, será superior a 20 m/s² .

A equação de Bernoulli é uma das equações mais frequentemente utilizada e mais mal-empregada da mecânica dos fluidos. Sua versatilidade, simplicidade e facilidade de uso o tornam uma ferramenta muito valiosa para o uso em análise, mas os mesmos atributos também tornam muito tentadora a sua má utilização. Portanto é importante entender as restrições de sua aplicabilidade e observar algumas limitações de seu uso, como citado abaixo:

I. Escoamento estacionário: A primeira limitação da equação de Bernoulli é que ela se aplica somente a um escoamento estacionário.

II. Escoamento com efeitos viscosos desprezíveis: Cada escoamento envolve em certo atrito, independentemente de quão pequeno seja, e os efeitos do atrito devem ser considerados.

III. Nenhum trabalho de eixo: A equação de Bernoulli foi reduzida a partir do balanço de forças de uma partícula que se move ao longo de uma linha de corrente, portanto, não se aplica a uma seção de escoamento envolvendo uma turbina, bomba etc.

IV. Escoamento incompressível: Uma das hipóteses utilizadas é que a massa específica é constante, portanto, o escoamento é incompressível.

V. Transferência de calor: A densidade de um gás é inversamente proporcional à temperatura e, portanto, podem ser usadas em seções de escoamento que envolvem variação significativa de temperatura, como seções de aquecimento ou resfriamento.

É CORRETO o que se afirma em:

Pode-se distinguir dois grupos de variáveis nos projetos de mancais de deslizamento: no primeiro grupo, estão aquelas cujos valores são dados ou que estão sob o controle do projetista e, no segundo grupo, estão as variáveis dependentes, aquelas que o projetista não pode controlar, exceto indiretamente, por mudança de uma ou mais das variáveis do primeiro grupo. As variáveis abaixo fazem parte do primeiro grupo:

I. Viscosidade 𝜇.

II. Velocidade N.

III. Aumento de temperatura.

IV. Razão de fluxo em volume de óleo 𝑄.

Está CORRETO apenas o que se afirma em:

Em um escoamento em regime turbulento, a taxa de transferência de calor é geralmente menor que em um escoamento em regime laminar, devido à menor eficiência na mistura dos fluidos.

Sabendo-se que, quando um submarino submerge completamente, há a introdução de água em seus compartimentos internos, aumentando seu peso, é correto afirmar que, até sua completa submersão, o peso aumenta enquanto o empuxo permanece constante.

Foi adquirido um sistema de vácuo que, de acordo com o fabricante, tem uma velocidade de bombeamento S = 100L/s na saída da bomba. No entanto, da saída da bomba até a entrada da câmara de vácuo, foi necessário utilizar um tubo de 10cm de diâmetro interno e 124 cm de comprimento. A condutância de um tubo longo é dada por C = 12,4 D³/L (C em l/s, D é o diâmetro em cm e L o comprimento em cm, fluxo molecular).

Assinale a opção que indica a velocidade efetiva Sef. (velocidade na boca da câmara) nessa situação.

No projeto de um tanque de armazenamento de um líquido, deve ser considerada a variação de pressão com a profundidade.

A figura mostra um fluido incompressível e não viscoso de densidade d escoando numa tubulação em regime estacionário:

Segundo Bernoulli, chamando p₁ e p₂ as respectivas pressões relativas à v₁ e v₂, o escoamento acima pode ser descrito por:

Em um escoamento laminar, o fluido move-se em camadas ordenadas e previsíveis, o que resulta em baixos níveis de atrito e em perda de energia ao longo do sistema de tubulação.

Caso seja necessário medir a vazão volumétrica de um gás, devem-se indicar as condições de pressão e temperatura em que essa medida é realizada.

Na medição da temperatura de um fluido com um termistor, a temperatura encontrada resulta da variação da resistividade elétrica dos materiais semicondutores do instrumento.

Na equação de Bernoulli, quando aplicada aos gases, é possível desconsiderar o termo correspondente à energia potencial comparado aos outros termos da equação.

Segundo - Falco (1998), a respeito do fenômeno da cavitação em bombas industriais, analise as afirmativas abaixo.

I- A cavitação provoca ruídos, vibrações e alterações nas curvas características da bomba.

II- A cavitação causa danos à bomba, causados pela ação de partículas sólidas em suspensão no líquido.

III- Em bombas centrífugas, a região mais crítica para ocorrência de cavitação é a entrada do impelidor.

IV- Para avaliar se haverá cavitação, o NPSH disponível é calculado e comparado com o NPSH requerido, fornecido pelo fabricante da bomba.

Assinale a opção correta.

Considerando a equação de Navier-Stokes em sua forma geral:

em que, 𝜌 é a massa específica; 𝑝, a pressão; 𝒖, vetor velocidade nas direções 𝑥𝑖 ; 𝜇, a viscosidade em coordenadas 𝑒𝑖𝑗 e 𝛿𝑖𝑗.

Três hipóteses simplificadoras devem ser adotadas na equação acima para obtenção da equação de Euler:

Assinale a opção que apresenta as três hipóteses simplificadoras.

Um tanque de combustível de um navio sofre uma ruptura e combustível vaza do tanque a uma taxa Q em função do tempo T, medida em litros por minuto, dada por:

$Q\left(T\right)=100e^{-0,01T}$

Com base nessas informações, quantos litros de combustivel terão vazado do tanque 1 hora após a ruptura?

Para um volume de controle, a vazão em massa é definida pela quantidade de massa que passa em um volume de controle em um determinado tempo. Sendo assim, considere um fluido escoando com velocidade de 5 𝑚/𝑠, em uma tubulação de seção quadrada com 4 𝑐𝑚 de lado.

Se o fluido considerado for a água, cuja massa específica é 10³𝑘𝑔/𝑚³ , a vazão em massa do sistema, em 𝑘𝑔/𝑠, é:

Nos tubos de Pitot estáticos, em que se usam dois tubos concêntricos, é possível medir tanto a pressão estática quanto a pressão de estagnação: a pressão estática pode ser medida com orifícios próximos da ponta do trecho vertical do tubo, e a pressão de estagnação, usando-se o tubo central interno, na extremidade por onde entra o escoamento.

Atenção especial deve ser dada ao NPSH (Net Positive Suction Head) na especificação de uma bomba centrífuga. Identifique a afirmação INCORRETA a respeito do NPSH:

A pressão dinâmica em um fluido é a parcela de pressão devida à energia potencial gravitacional do fluido.