O escoamento de um fluido é descrito por parâmetros físicos, sendo a velocidade e a viscosidade dois dos mais importantes entre esses parâmetros. Com relação aos fenômenos envolvidos no movimento de fluidos, julgue o item seguinte. ( 0,50 pontos). As diversas peças necessárias para a montagem da tubulação e para o controle do fluxo de escoamento provocam uma variação brusca da velocidade (em módulo ou direção), que minimiza a perda de carga.
c) certo
e) errado

Passo 1

O enunciado pede que eu julgue a afirmativa e escolha entre as alternativas:
  • (c) certo
  • (e) errado
A afirmativa a julgar é: “As diversas peças necessárias para a montagem da tubulação e para o controle do fluxo de escoamento provocam uma variação brusca da velocidade (em módulo ou direção), que minimiza a perda de carga.”
Informações dadas (implícitas no enunciado):
  • Existem peças/fittings na tubulação que provocam variações bruscas de velocidade ou direção.
  • A afirmativa afirma que essas variações bruscas minimizam a perda de carga.

Passo 2

Vamos entender claramente o que é “perda de carga” (head loss). Perda de carga é a perda de energia por unidade de peso do fluido ao longo do escoamento; normalmente aparece quando há conversão irreversível de energia mecânica em calor devido a atrito e turbulência.
A forma prática de incluir perdas numa equação de energia é usar a equação de Bernoulli com termo de perda:
\frac{p_1}{\rho g} + \frac{v_1^{2}}{2g} + z_1 = \frac{p_2}{\rho g} + \frac{v_2^{2}}{2g} + z_2 + h_L
onde:
  • p é a pressão absoluta,
  • \rho é a densidade do fluido,
  • g é a aceleração da gravidade,
  • v é a velocidade média do fluido na seção,
  • z é a cota geométrica,
  • h_L é a perda de carga (energia por unidade de peso perdida entre 1 e 2).
Note que h_L é um termo positivo quando há dissipação de energia.

Passo 3

Diferenciação entre perdas:
  • Perdas por atrito ao longo do comprimento (perdas maiores, “major losses”), geralmente modeladas por fórmulas como a equação de Darcy–Weisbach.
  • Perdas locais (ou “minor losses”): associadas a fittings, válvulas, entradas, saídas, mudanças bruscas de seção, curvas, uniões, etc.
As perdas locais costumam ser expressas por:
h_L = K \frac{v^{2}}{2g}
onde:
  • K é o coeficiente adimensional da perda local, que depende do tipo de peça (válvula, cotovelo, expansão súbita, contração, etc.),
  • v é a velocidade de referência (geralmente a velocidade média na seção considerada),
  • g é a gravidade.
Importante: K é positivo; valores maiores de K significam maiores perdas.

Passo 4

Efeito de variações bruscas de velocidade (módulo ou direção):
  • Variações bruscas de direção (cotovelo fechado, mudanças de ângulo) e de módulo (expansão ou contração súbita de área) geram separação de fluxo, zonas de recirculação e grande turbulência. Essas regiões dissipam energia cinética em calor de forma irreversível, aumentando h_L.
  • Exemplos:
  • Expansão súbita: o coeficiente de perda por expansão pode ser aproximado por
K_{\text{exp}} = \left(1-\frac{A_1}{A_2}\right)^{2}
onde A_1 é a área da seção anterior e A_2 a área da seção posterior ( A_2>A_1). Isso mostra que uma transição brusca (grande diferença de áreas) aumenta K e, portanto, h_L.
  • Cotovelos/válvulas têm tabelas com K relativamente altos quando são agudos ou fechados; usar raio de curvatura maior reduz K.
Portanto, variabilidade brusca tende a aumentar o coeficiente K e assim aumentar a perda de carga h_L, não diminuir.

Passo 5

Interpretação direta da afirmativa: ela diz que as peças que provocam variações bruscas “minimizam a perda de carga”. Pelos conceitos e fórmulas acima, isso é contrário ao que a física e a engenharia mostram: essas peças geram perdas locais adicionais (aumentam h_L). Logo a afirmação está incorreta.

Passo 6

Observações práticas e dica de prova (motivação): se a pergunta da prova tentar confundir, lembre-se: “brusco = turbulência e separação = mais perda”. Para minimizar perdas deve-se usar transições suaves, cotovelos de grande raio, entradas arredondadas, e válvulas e filtros projetados para reduzir perda (ou seja, o oposto da configuração brusca). Memorize a forma h_L = K \, v^{2}/(2g) e que K>0 aumenta com abruptidez da peça.

Resposta

e) errado

Exercícios relacionados