Lista de Exercícios sobre Máquinas Hidráulicas

Máquinas Hidráulicas A 1s2022 Prof Dr Vinícius G S Simionatto Página 1 de 3 PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE CAMPINAS CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS AMBIENTAIS E DE TECNOLOGIA FACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA Máquinas Hidráulicas A Lista 1 Data de Entrega Instruções Esta lista de exercícios é proposta para guiar os estudos da disciplina Recomendase que os alunos resolvam estes exercícios mas não se limitem a eles Não há nenhuma obrigação por parte do professor de utilizar exercícios similares aos da lista nas avaliações Exercício 1 O tubo da figura é preenchido com mercúrio a 20C Calcule a força adicional F aplicada ao pistão para que ele permaneça em equilíbrio e na mesma posição que no caso anterior Resposta 4567 N Exercício 2 O manômetro da figura contém água e querosene e ambos os tubos estão abertos à atmosfera Neste caso os níveis do lado direito e esquerdo diferem em 20 mm Determine a diferença entre os níveis se uma pressão manométrica de 98 Pa for aplicada no tubo da direita Resposta 309 mm Exercício 3 O manômetro da figura contém dois líquidos O Líquido A possui gravidade específica de 88 enquanto que o líquido B possui gravidade específica de 295 Calcule a diferença de níveis h que ocorrerá quando o diferencial de pressão de 𝑝1 𝑝2 18 lbfft2 for aplicado Resposta 4244 mm Máquinas Hidráulicas A 1s2022 Prof Dr Vinícius G S Simionatto Página 2 de 3 Exercício 4 Um tanque retangular aberto à atmosfera é preenchido com água até um nível de 25 m Um manômetro em U de diâmetro constante é conectado ao tanque de forma que seu bocal esteja a 07 metros do fundo e é preenchido com um fluido cuja gravidade específica é de 175 Seu nível de equilíbrio com o tanque vazio fica a 02 m abaixo do bocal Determine a deflexão l para o caso em que o manômetro esteja conectado e todo o ar do bocal do manômetro que se conecta ao tanque tenha sido drenado Resposta 16 m Pense no que de fato aconteceria Exercício 5 Os tanques A e B estão conectados através de um manômetro Óleo de descarte é despejado no tanque A a uma profundidade de ℎ 125 𝑚 Sabendo que a densidade do óleo é de 900 kgm³ a da água é de 1000 kgm³ e a aceleração da gravidade local é de g 981 ms² calcule a pressão manométrica do ar preso no tanque fechado B em Pa Dica a densidade do ar preso na tubulação é desprezível quando comparada com a densidade da água Exercício 6 Um elevador hidráulico é usado para levantar uma carga de 2500 kg utilizando uma massa de 25 kg em um pistão de diâmetro 10 cm conforme mostrado na figura Determine o diâmetro 𝐷2 no qual a carga deve ser posicionada para que o elevador funcione Despreze o peso da peça utilizada para suportar a carga Resposta 1m Exercício 7 A contração de entrada e a seção de testes de um túnel de vento é mostrada na figura A velocidade do ar na sessão de teste é de 50 ms Um tubo de Pitot apontado corretamente para o fluxo indica que a pressão de estagnação na linha central da seção de teste é de 10 mm de água abaixo da pressão atmosférica O laboratório é mantido a pressão atmosférica e temperatura de 5C Calcule a pressão dinâmica na linha central da seção de testes do túnel Calcule também a pressão estática no mesmo ponto Qualitativamente compare as pressões estáticas nas paredes do tubo e em sua linha de centro e explique por que elas podem ser diferentes Resp 15375 Pa abs e 16355019 Pa mano Máquinas Hidráulicas A 1s2022 Prof Dr Vinícius G S Simionatto Página 3 de 3 Exercício 8 Água flui verticalmente e para cima em um tubo cujo diâmetro é de 1 e o diâmetro de saída é ½ A descarga ocorre a pressão atmosférica A velocidade do fluxo de saída é de 30 fts Calcule a mínima pressão manométrica necessária na seção 1 para que isto ocorra Se o tubo estivesse invertido verticalmente qual seria a mínima pressão na seção 1 para manter a velocidade de saída em 30 fts Resp 144191 lbfft² e 1935956 lbfft² Exercício 9 Água sai de um tanque muito grande através de um tubo de 5 cm de diâmetro O líquido escuro é mercúrio Estime a velocidade no tubo e o fluxo mássico de saída do tanque Resp 7289 ms e 142977 kgs Exercício 10 Uma lancha se desloca sobre a água a uma velocidade de 20 ms utilizando hidrofoles que ficam a 3m de profundidade Assumindo como aproximação um fluxo incompressível e sem atrito encontre a pressão manométrica de estagnação na frente dos hidrofoles Se em um ponto do hidrofole a pressão manométrica do fluxo é de 75 kPa calcule a velocidade relativa entre a água e o hidrofole neste ponto Resp 2292 kPa e 24678 ms Exercício 11 No ponto 1 da instalação hidráulica da figura abaixo escoa água a pressão de 25x105 kgms² a uma velocidade de 1 ms por uma tubulação de 10 cm No ponto 2 a pressão é de 22x105 kgms² e a água atinge velocidade de 2 ms devido a uma mudança no diâmetro da tubulação Determine a altura h e o fluxo mássico Resp 7846 kgm³ e 2908 m Exercício 12 Uma bifurcação em uma tubulação hidráulica possui configuração conforme a figura a seguir Sabese que a pressão absoluta no ponto A é de 215 𝑘𝑃𝑎 e a velocidade média do fluido neste ponto é de 225 ms A tubulação se encontra sobre um plano horizontal e por isso o ganho de elevação entre os pontos A B e C é desprezível O fluido é água 𝜌 999 𝑘𝑔𝑚³ Sabendo que no ponto C ocorre descarga direta na atmosfera 𝑃𝑎𝑡𝑚 1013 𝑘𝑃𝑎 calcule a O fluxo mássico em B em kgs b O fluxo mássico em C em kgs c A pressão absoluta em B em kPa