Questões de Engenharia Mecânica - Fundamentos e Análise da Cinemática de Escoamentos para Concurso

Considere as configurações de sistemas de bombeamento com turbobombas mostradas nas figuras A, B e C, e as curvas características representadas pelos gráficos I, II e III, em que H = carga e Q = vazão. Com base nessas informações, é correto afirmar que

a curva III corresponde à configuração A; a curva II, à configuração B; e a curva I, à configuração C.

Considerando os princípios de funcionamento das máquinas de fluxo, julgue o próximo item.

Considerando que, em um teste em bancada, um ventilador centrífugo, com diâmetro D₁ = 900 mm, girando à velocidade N₁ = 600 rpm, tenha escoado ar (ρ₁ = 1,2 kg/m³ ) a uma vazão Q₁ = 15 m³ /s e que as curvas características de desempenho para essa condição tenham indicado uma demanda de potência P = 16 kW, é correto afirmar que uma máquina geometricamente semelhante, com D₂ = 1.035 mm e N₂ = 1.200 rpm, terá a capacidade de fazer escoar uma vazão de ar, pelo menos, 3 vezes maior, demandando, consequentemente, 3 vezes mais potência no acionamento.

Tendo em vista os aspectos teóricos e práticos da teoria de transferência de calor, julgue o item subsecutivo.

Supondo que um escoamento laminar ocorra nas vizinhanças imediatas de uma placa plana cuja temperatura seja mantida constante e superior à temperatura do escoamento não perturbado, que, nessas condições, se formem camadas-limites hidrodinâmica e térmica e sabendo que o número de Prandtl do fluido é igual a 1,0 × 10^-3 , é correto afirmar que a camada-limite térmica é mais espessa que a camada-limite hidrodinâmica.

Cada próximo item apresenta uma situação hipotética, seguida de uma assertiva que deve ser julgada com base nos conceitos de hidrodinâmica.

Uma bomba fornece uma potência P para a água que escoa com vazão Q, através de uma tubulação horizontal reta, feita de aço inoxidável, de diâmetro D e comprimento L.

Nessa situação, assumindo que o número de Reynolds seja igual a 1,0 × 10⁷ e que a potência da bomba e o diâmetro da tubulação sejam mantidos constantes, mas o comprimento da tubulação seja duplicado, então a vazão se manterá a mesma.

Cada próximo item apresenta uma situação hipotética, seguida de uma assertiva que deve ser julgada com base nos conceitos de hidrodinâmica.

Uma esfera de diâmetro D e massa m sedimenta-se em um fluido de massa específica D e viscosidade dinâmica µ. Sabe-se que a aceleração da gravidade é g e que, para o estudo da velocidade terminal – U_T – dessa esfera, é conveniente reduzir o número de parâmetros do problema ao menor possível, por meio de uma análise dimensional.

Nessa situação, se forem consideradas apenas as variáveis citadas, o número de parâmetros do problema pode ser reduzido a três grupos adimensionais.

Cada próximo item apresenta uma situação hipotética, seguida de uma assertiva que deve ser julgada com base nos conceitos de hidrodinâmica.

Um escoamento permanente e incompressível atravessa um bocal convergente cuja área da seção de entrada é o dobro da área da seção de saída. O escoamento pode ser considerado uniforme em cada seção do bocal, que se encontra na horizontal.

Nessa situação, considerando que a velocidade da entrada seja igual a U e que a massa específica do fluido seja igual a ρ, então a diferença de pressão entre a entrada e a saída do bocal será igual a 3/2ρU² .

Considere que água escoe através de um dispositivo de distribuição como ilustrado na figura acima, em que D₀ e U₀, D₁ e U₁, D₂ e U₂ são os diâmetros da tubulação e velocidades do fluido na seção de entrada e nas duas seções de saída, respectivamente. O escoamento é incompressível, permanente e plenamente desenvolvido em todos os pontos. Tendo em vista que, nessa situação, o perfil de velocidade pode ser considerado uniforme em qualquer seção da tubulação, julgue o item a seguir.

Uma partícula fluida que se desloque na linha de centro do bocal de entrada do escoamento experimentará aceleração nula ao longo de todo o percurso até a saída do bocal, desde que o escoamento seja permanente.

Considere que água escoe através de um dispositivo de distribuição como ilustrado na figura acima, em que D₀ e U₀, D₁ e U₁, D₂ e U₂ são os diâmetros da tubulação e velocidades do fluido na seção de entrada e nas duas seções de saída, respectivamente. O escoamento é incompressível, permanente e plenamente desenvolvido em todos os pontos. Tendo em vista que, nessa situação, o perfil de velocidade pode ser considerado uniforme em qualquer seção da tubulação, julgue o item a seguir.

Se, em determinada condição de operação, as vazões nas seções de saída forem idênticas e U₁ + U₂ = 2 U₀, então a força resultante que o fluido exercerá sobre o dispositivo será nula, independentemente da relação entre os diâmetros da tubulação.

Considere que água escoe através de um dispositivo de distribuição como ilustrado na figura acima, em que D₀ e U₀, D₁ e U₁, D₂ e U₂ são os diâmetros da tubulação e velocidades do fluido na seção de entrada e nas duas seções de saída, respectivamente. O escoamento é incompressível, permanente e plenamente desenvolvido em todos os pontos. Tendo em vista que, nessa situação, o perfil de velocidade pode ser considerado uniforme em qualquer seção da tubulação, julgue o item a seguir.

Se e   então

No que diz respeito aos medidores de vazão, julgue o próximo item.

A confiabilidade e o baixo custo de instalação e manutenção tornam o rotâmetro uma boa opção para a medição da vazão de gases.

A respeito de tubulações, válvulas e acessórios utilizados na indústria de alimentos, julgue o seguinte item.

O dimensionamento do diâmetro interno de uma tubulação está relacionado com a vazão, velocidade de escoamento e tipo de fluxo; o fluxo mais usual na indústria de alimentos é o turbulento, pois minimiza as zonas de acúmulo e pontos mortos dentro das tubulações.

A respeito de tubulações, válvulas e acessórios utilizados na indústria de alimentos, julgue o seguinte item.

Nos escoamentos em que o número de Reynolds é inferior ao do turbulento, a menor rugosidade da tubulação dificulta a operação de bombeamento.