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ID
2661376
Banca
CESGRANRIO
Órgão
Transpetro
Ano
2018
Provas
Disciplina
Engenharia Mecânica
Assuntos

Dois tanques de grandes dimensões, abertos para a atmosfera, contendo óleo com massa específica de 1000 kg/m3 e viscosidade dinâmica de 0,4 N . s/m2 , são interligados por uma tubulação horizontal com comprimento de 10 m e diâmetro de 100 mm.


A diferença máxima de elevação, em metros, entre as superfícies livres de óleo, para manter o escoamento laminar com número de Reynolds de 1000, é

Dado

g = 10 m/s2

Alternativas
Comentários
  • Alguém poderia dar uma força nessa questão?

     

  • A velocidade média do escoamento laminar em um tubo horizontal é dada pela Lei de Poiseuille:

    V = [(DeltaP).D^2]/(32uL)

    Para velocidade encontrada de 4 m/s através do número de Reynolds, (DeltaP) = 51,2 kPa.

    A diferença de elevação será: h = (DeltaP)/(rô.g) = 5,12 m.

     

    Referência: Mecânica dos Fluidos , Cengel, Capítulo 8.

  • Se eu fizer utilizando a equação de Bernoulli com perda de carga aplicada encontro 5,92 metros.

    Tem algo de errado com o raciocínio por essa linha?

  • Temos, nesse caso, o escoamento em regime laminar, uma vez que Re<2300. Dessa forma, o fator de atrito pode ser calculado da seguinte forma f=64/Re. Temos então: f=64/1000 -> f=0,064.

    Para calcular a perda de carga ao longo da tubulação, utiliza-se a seguinte fórmula: h=f.(L/D).(V²/2).

    Substituindo os valores, temos:h=0,064.(10/0,1).(4²/2) -> h=51,2 J (A velocidade de 4m/s é encontrada pelo número de Reynolds).

    A unidade final é em J, dividindo-se pela gravidade encontramos, como unidade final, a perda de carga em metros de elevação.

    Logo, h=51,2/10 -> h=5,12 m.

    Resposta: E

  • Não entendi até agora porque usar a fórmula da perda de carga, pois, a velocidade máxima ao longo da tubulação será localizada imediatamente na saída do tanque de maior nível. As outras velocidades serão todas menores devido à perda de carga. Basta, então, calcular a velocidade no início do escoamento e verificar se Re<=1000, uma vez que é a velocidade máxima ao longo da tubulação. Assim, utiliza-se a equação de bernoulli, obtendo-se 0,8 m.

     

    Alguém concorda com o raciocínio?

  • O passo a passo é o seguinte:

    Calcula a velocidade ( utilize a formula de Re, substitui os valores que foram fornecidos)

    Com os valores fornecidos e encontrados aplique- os na equação de perda de carga, dessa forma encontrará o h.

  • Arthur, acho que quando ele fala "Dois tanques de grande dimensões" implica em dizer que os níveis dos tanques vão permanecer relativamente constante ( a gente sabe que vai variar devido ao escoamento, mas será de forma bem lenta ). Com essa ideia as pressões no início e no final da tubulação horizontal vão ficar constante, fornecendo uma vazão constante e, consequentemente, a velocidade na tubulação vai ser a mesma ao longo de todo o comprimento.

    Interpretei dessa maneira, me corrijam se estiver errado : ).

  • Eu fiz a questão da mesma maneira que o Arthur Silva antes de ver os comentários, pois no enunciado nada me remeteu a perda de carga, apesar de ambas serem em metros, diferença de elevação(delta H) e perda de carga não são a mesma coisa(delta P).

  • Também calculei usando a equação do número de reynolds e de bernoulli. Mas de fato, o colega Hélcio levou em consideração a perda de carga causada pelo comprimento da tubulação.

  • 1) Aplicar a fórmula de Reynolds para encontrar a velocidade

     Re = (ρ . v . D) / μ

    Velocidade = 4 m / s

    2) Aplicar Bernoulli

    H₁ = H₂ + ΔPerda de Carga

    . P₁ = P₂ (atmosférica)

    . V₁ = V₂ (0, pois são tanques de grandes dimensões)

    Z₁ = Z₂ + ΔPerda de Carga

    Z₁ – Z₂ = ΔPerda de Carga

    H = ΔPerda de Carga

    3) Para escoamento Laminar

    f = 64 / Re

    f = 0,064

    4) Perda de Carga Distribuída

    hp = f . L . v² / 2 . D . g

    hp = 5,12 metros

    5) Voltando ao item (2)

    H = ΔPerda de Carga

    H = 5,12 metros

    Gabarito: Letra E

    Bons estudos!

  • 1) Aplicar Reynolds:

    Re = (velocidade * densidade * diâmetro) / viscosidade

    Aplicando os valores, tem-se que:

    velocidade = 4 m/s

    Após isso, utilizar a fórmula de perda de carga, visto que H1 = H2 + perda de carga. Logo, H1 - H2 = perda de carga da tubulação.

    A perda de carga é calculada através da seguinte fórmula:

    Perda de carga = fator de atrito * (comprimento da tubulação / diâmetro da tubulação) * (velocidade ² / 2* gravidade)

    O fator de atrito para escoamento laminar se dá por: f = 64 / Reynolds

    Aplicando os valores, tem-se que perda de carga é igual a 5,12m.