Exercícios Resolvidos - Fenômenos de Transporte

Exercícios Resolvidos - Fenômenos de Transporte

UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO

ESCOLA SUPERIOR DE AGRICULTURA “LUIZ DE QUEIROZ”

HIDRÁULICA: EXERCÍCIOS

Sérgio Nascimento Duarte

Prof. Dr. – Dpto. de Eng. Rural

Tarlei Arriel Botrel

Prof. Livre Docente – Dpto. de Eng. Rural

Raquel Aparecida Furlan

Pós-Graduanda- Dpto. de Eng. Rural

Piracicaba, 1996

Exercícios de Hidrostática - Pressões e Medidores de Pressões

1) Uma caixa d'água de 1,2m X 0.5 m e altura de 1 m pesa 540 Kgf que pressão ela exerce sobre o solo :

a) vazia

b) cheia

2) Um tubo vertical, longo, de 30 m de comprimento e 25 mm de diâmetro, tem sua extremidade inferior aberta e nivelada com a superfície interna da tampa de uma caixa de 0,20 m2 de seção e altura de 0,15 m, sendo o fundo horizontal. Desprezando-se os pesos dos tubo da caixa, ambas cheias d’água, calcular:

a) a pressão hidrostática total sobre o fundo da caixa

b) a pressão total sobre o chão em que repousa a caixa

3) Calcular a força P que deve ser aplicado no êmbolo menor da prensa hidráulica da figura, para equilibrar a carga de 4.400 Kgf colocada no êmbolo maior. Os cilindros estão cheios, de um óleo com densidade 0,75 e as seções dos êmbolos são, respectivamente, 40 e 4000 cm2.

4) Qual a pressão, em Kgf/cm2, no Fundo de um reservatório que contém água, com 3 m de profundidade? idem, se o reservatório contém gasolina (densidade 0,75) ?

5) A pressão da água numa torneira fechada (A) é de 0,28 Kgf/cm2. Se a diferença de nível entre (A) e o fundo da caixa é de 2m, Calcular:

a) a altura da água (H) na caixa

b) a pressão no ponto (B), situado 3 m abaixo de (A)

6) Se a pressão manométrica num tanque de óleo (peso específico = 0,80) é de 4,2 Kgf/cm2, qual a altura da carga equivalente:

a) em metros de óleo

b) em metros de água

c) em milímetros de mercúrio

7) Um tubo vertical , de 25 mm de diâmetro e 30 cm de comprimento, aberto na extremidade superior, contém volumes iguais de água e mercúrio. Pergunta-se :

a) qual a pressão manométrica, em Kgf/cm2, no fundo do tubo ?

b) qual os pesos líquidos nele contido?

8) Um tubo vertical longo, de 3 m de comprimento com a extremidade superior fechada,tem a inferior aberta e imersa 1,2m num tanque d'água. Desprezando a pressão do vapor, quanto ficará o nível d'água, no tubo, abaixo do nível no tanque? (Pat=10,33 m.c.a.)

9) Ao nível do mar, qual a pressão relativa, em Kgf/cm2, a profundidade de 1,2 m, num líquido de densidade 1,5, submetido a pressão absoluta de gás equivalente a 0,4 atmosferas físicas?

10) Qual a pressão absoluta e relativa a 10 m de profundidade em água do mar (d = 1,024), sendo a leitura do barômetro de mercúrio (d = 13,6) igual a 758 mm ?

11) A pressão atmosférica de uma dada localidade (pressão barométrica) é de 740 mm Hg. Expressar a pressão manométrica de 0,25 Kgf/cm2 , de forma relativa e absoluta, nas seguintes unidades:

a) Kgf/m2

b) Pascal e (Kpa)

c) bárias (e bar)

d) Kgf/cm2

e) m.c.a.

f) atmosfera física

g) atmosfera técnica

h) PSI

i ) mm Hg

12) Um barômetro de mercúrio marca 735 mm. Ao mesmo tempo, outro, no alto de uma montanha, marca 590 mm. Supondo o peso específico do ar constante e igual a 1,125 kgf/m3, qual será a diferença de altitude?

13) Determinar as pressões relativas nos pontos A, B, C, D e E da figura abaixo, em equilíbrio.

14) Dadas as figuras A. B, C, D, E, e F, pede-se:

a) Na figura A, determinar a pressão em "m" quando o fluido A for água, o fluido B mercúrio, Z = 380 mm e Y = 750 mm.

b) Na figura B, determinar o valor de Z, sabendo-se que o fluido A e óleo (d = 0,80), o fluido B bromofórmio (d = 2,87), Y = 2,40 m e a pressão em "m" é 2795 Kgf/m2.

c) Na Fig. C, calcular a pressão em "m", quando o fluido A for água, o fluido B tetracloreto de carbono (d = 1,5), Z = 559 mm e Y = 300 mm

d) Na Fig. D, determinar a altura de carga em "m.c.óleo" quando o fluído A for óleo (d = 0,90), o fluido B tetracloreto de carbono (d =1,5), o fluído C for água, Z = 600 nm e Y = 1,00 m.

e) Na figura E, sendo os fluidos A e C ar e o fluído B água, para Z = 450 mm , determinar a pressão relativa e a pressão absoluta em "m, supondo normais as condições atmosféricas.

f) Na Fig. F, sendo os fluidos A e C ar e o fluido B mercúrio para Z = 125 mm, calcular as pressões , manométricas e absoluta em "m".

15) Um manômetro diferencial de mercúrio (peso específico13.600 kgf/m3)é utilizado como indicador do nível de uma caixa d'água, conforme ilustra a figura abaixo. Qual o nível da água na caixa (hl) sabendo-se que h2 = 15 m e h3 = 1,3 m.

16) O manovacuômetro metálico da figura assinala uma pressão de -508 mm Hg. Sabendo-se que as superfícies d’águ nos reservatórios encontram-se a mesma cota, calcular o desnível que apresenta o mercúrio no manômetro diferencial.

17) Qual o peso específico do líquido (B) do esquema abaixo:

18) Um tubo em “U”, cujas extremidades se abrem na atmosfera, está cheio de mercúrio na base. Num ramo, uma coluna d’água eleva-se 750 mm acima do menisco, no outro, uma coluna de óleo (d = 0,80) tem 4540 mm acima do menisco. Qual a diferença entre as superfícies livres de água e óleo?

19) Dada a figura abaixo, pede-se:

a) Calcular a altura de carga diferencial, em m.c.a., entre “m”, “n”, quando “x”for 80 mm.

b) Calcular “x”, para a diferença de pressão entre “m” e “n”, de 0,1 Kgf/cm2 (Pn -Pm = 0,1 Kgf/cm2 )

c) Se a pressão no ponto “m” for de 1,5 Kgf/cm2 , qual a correspondente em “m”, quando “x” = 0,200m?

20) Dada a figura abaixo, pede-se:

a) Calcular o valor de “x”, quando a diferença de pressão entre “m”e “n” for de 0,7 Kgf/cm2 ? (Pm - Pn = 0,7 Kgf/cm2

b) seja "x" = 0.25 m .Calcular seu novo valor para um aumento de pressão igual a 0,35 Kgf/cm2 , mantendo-se a pressão constante em "n".

21) Dadas as figuras A, B, C, pede-se:

a) Na Fig. A, o fluido A e água, o fluido B é mercúrio, x = 450 mm e Y = 0,90 m. Calcular a diferença de pressão

b) Na figura B, o fluido A é água, o fluido B, é óleo (d = 0.85) x = 680 mm e Y = 680 mm. Calcular a diferença de pressão

c) Na Fig. C, o fluido A é água, o fluido B mercúrio, x = 450mm e Y= 1,50 m. Calcular a diferença de pressão entre "m" e

22) Calcular a diferença das pressões a montante e jusante do diafragma, de acordo com a indicação do manômetro diferencial do esquema abaixo. Líquido em escoamento(H2O) líquido manométrico (mercúrio).

23) Na figura abaixo, o tubo A contém óleo (d = 0,80) e o tubo B, água. Calcular as pressões em A e em B.

24) A figura abaixo apresenta esquematicamente um manômetro diferencial. Pede-se a diferença de pressões entre os pontos A e

B em Pascal, conhecendo-se os seguintes dados de densidades e alturas:

dl = d5 = 1 d2 = 13,6 d3 = 0,8 d4 = 1,2

z1 = 1.0 m z2 = 2.0 m z3 = 2.5 m z4 = 5.0 m z5 = 6.0 m

25) O manômetro diferencial esquematizado na figura abaixo é constituído de um tubo transparente de 5 m de comprimento e 1 cm de diâmetro, 2m de fita graduada e una tábua como suporte.Estime:

a) quantos Kgf de mercúrio serão necessários como líquido indicador.

b) qual será a diferença máxima de pressão em kgf/cm2 que o aparelho poderá avaliar satisfatoriamente, caso seja acoplado pontos de uma canalização que conduz álcool (d = 0,8). ;

26) Na figura abaixo o corpo A representa um êmbolo de 10 cm de diâmetro e peso 15 Kgf, o qual pressiona o líquido B de densidade 2,3. Este, por sua vez, está em conexão com um manômetro diferencial que utiliza um líquido indicador de massa específica 1386,34 Kgfm-4 s2. Sabendo-se que o líquido fluente pelo conduto C apresenta peso específico 0,82 Kgf/litro, pede-se a pressão absoluta em C, em Kgf/cm2.(g = 9, 81 m/s2)

( P. at . = l 0, 33 m.c.a. )

27) Dado o tensiômetro esquematizado abaixo, determinar:

a) O potencial matricial (tensão) no ponto A em atmosferas técnicas ( atm. ) .

b) Para um potencial matricial igual a tensão de 0,008 atm, qual o valor da leitura da coluna de mercúrio ?

dH2O = 1,0

dH2O = 13,6

28) Determinar a altura de mercúrio (h) para cada um dos níveis do lençol da figura abaixo:

a) N1

b) N2

c) N3

RESPOSTAS

1) a) 900 Kgf/m2 b ) 1 900 Kgf/m2

2) a) 30 150 Kgf/m2 b) 223,5 Kgf/m2

3) 42,8 Kgf

4) a) 0,3 kgf/cm2 b) 0,225 Kgf/cm2

5) a) 0,8 m b) 0,58 Kgf/cm2

6) a) 52,5 m.c. óleo b) 42,0 m.c.a. c) 3088 mm Hg

7) a) 0,219 Kgf/cm2 b) H2O (73,6 g*), Hg (1Kgf)

8) 95 cm

9) - 0,44 kgf/cm2

l0) P.abs. = 20.549 Kgf /m2; P,rel. = 10 240 kgf/m2

11) P. relativas: a) 2500 kgf/m2 b) 24.525 pascal = 24,525 KPa c) 245.250 bárias = O,24525 bar

d) 0,25 Kgf/cm2 e) 2,5 m.c.a. f),242 atm. fis.

g) 0,25 atm. tec. h) 3,557 PSI i) 184 mm Hg

P. absoluta: a) 12.558 Kgf/m2 b) 123 196 pascal = 123,196 Kpa

c) 1,23 x 10 6 bárias = 1,23 bar d) 1,256 Kgf/cm2

e) 12,558 m.c.a. f) 1,216 atm. fis. g) 1,256 atm. tec.

h) 17,87 PSI i) 924 mm Hg

12) 1 753 m

13) PA = 0; PB = 1200 Kgf/m2; PC = -300 Kgf/m2; PD = 180 Kgf/m2; PE = - 1320 Kgf/m2.

14) a) 4 418 Kgf/m2 b) 305 mm c)538.5 Kgf/m2 d) 0,11 m.c.a.

e) P. rel. = -450 Kgf/m2 P. abs. = 9 880 Kgf/m2

f) P. rel. = -1700 Kgf/m2 P. abs. = 8 630 Kgf/m2

15) 1,38 m

16) 54,8 cm

17) 13 600 kgf/m3

18) 27,1 cm .

19 ) a) 0 , 916 m.c.a. b ) 50 cm c ) 15 940 Kgf/m2

20) a) 41,3 cm b) 52,8 cm

21) a) 6 570 Kgf/m2 b) 578 kgf/m2 c) 7 170 Kgf/m2

22) 7,56 m.c.a.

23) PA = 3 840 Kgf/m2 PB = -5 860 Kgf/m2

24) 355,122 KPa

25) a) 3,2 kgf b) 2,56 Kgf/cm2

26 ) 1 ,47 kgf/cm2

27) a) -0,26 atm. b) 0 cm

28) a) 6,35 cm b) 1,59 cm c) 0 cm

Fonte de Consulta:

- Hidráulica (King; Wisler e Woodburn)

- Curso de Hidráulica (Eurico Trindade Neves)

- Hidráulica Geral I (Justo Morett Filho)

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