A cota piezométrica do escoamento em uma seção de um conduto forçado é dada pela soma da carga de pressão e da carga de posição. A carga de posição é a elevação acima:
a) do topo da tubulação;
b) de um plano de referência horizontal;
c) do centro da tubulação;
d) da parte inferior da tubulação.

Passo 1

O enunciado pergunta: “A cota piezométrica do escoamento em uma seção de um conduto forçado é dada pela soma da carga de pressão e da carga de posição. A carga de posição é a elevação acima:” e apresenta quatro alternativas:
a) do topo da tubulação;
b) de um plano de referência horizontal;
c) do centro da tubulação;
d) da parte inferior da tubulação.
Informações relevantes dadas: a cota (ou carga) piezométrica é definida como a soma da carga de pressão e da carga de posição.

Passo 2

Vamos escrever a definição matemática e explicar o que cada termo significa. A cota (ou carga) piezométrica é dada por
\frac{p}{\gamma} + z
onde:
  • p é a pressão no ponto considerado (força por unidade de área);
  • \gamma é o peso específico do fluido (peso por unidade de volume);
  • z é a carga de posição (ou elevação), que representa a altura do ponto acima de um plano de referência escolhido.

Passo 3

Explicando a carga de posição z: ela corresponde à energia potencial por unidade de peso do fluido, ou seja, é a altura vertical do ponto em relação a um plano de referência. Energia potencial gravitacional depende apenas da coordenada vertical; por isso a carga de posição é sempre medida como uma elevação (distância vertical) em relação a um plano de referência horizontal.

Passo 4

Por que não é “topo”, “centro” ou “fundo” da tubulação especificamente? Essas são posições relativas à geometria da tubulação (podem ser úteis em alguns problemas), mas a definição clássica de carga de posição não fixa um elemento geométrico da tubulação como referência — ela usa um plano de referência horizontal arbitrário (o datum). Se eu escolher o datum no topo da tubulação, então z será medido a partir desse plano; se eu escolher o datum no fundo, z muda, mas a forma da fórmula \frac{p}{\gamma}+z se mantém. Portanto a definição correta é que z é medido em relação a um plano de referência horizontal, não necessariamente ao topo/centro/fundo da tubulação.

Passo 5

Resumo conceitual e exemplo rápido para fixar: suponha um ponto A com pressão p_A e altura z_A medida a partir de um plano de referência horizontal escolhido. A carga piezométrica em A é \dfrac{p_A}{\gamma}+z_A. Se eu mudar o plano de referência para outro paralelo (outro plano horizontal), o valor numérico de z_A muda, mas ao comparar cargas piezométricas entre pontos eu uso sempre a mesma referência — por isso dizemos que a carga de posição é “a elevação acima de um plano de referência horizontal”.

Resposta

b) de um plano de referência horizontal.

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