As perdas de cargas de um escoamento ocorrem pela necessidade de se transpor as forças de resistências, exercidas, principalmente, pelo atrito e por acidentes internos à tubulação. Elas podem ser divididas em perda de carga localizada e de carga distribuída.
Analise as alternativas seguintes e marque aquela que descreve somente as características da perda de carga localizada. (10,00 pts.)
a) Perda de carga devido ao atrito do líquido e à parede interna da tubulação.
b) Perda de carga causada pela consideração da viscosidade.
c) Perda de carga devido ao atrito viscoso e aos acessórios hidráulicos.
d) Perda de carga causada pelos acessórios hidráulicos instalados na tubulação.
e) Perda de carga causada pelo atrito e pelas válvulas de controle de vazão.

Passo 1

O enunciado pede: identificar a alternativa que descreve somente as características da perda de carga localizada. As alternativas dadas são:
a) Perda de carga devido ao atrito do líquido e à parede interna da tubulação.
b) Perda de carga causada pela consideração da viscosidade.
c) Perda de carga devido ao atrito viscoso e aos acessórios hidráulicos.
d) Perda de carga causada pelos acessórios hidráulicos instalados na tubulação.
e) Perda de carga causada pelo atrito e pelas válvulas de controle de vazão.

Passo 2

O que é perda de carga distribuída (friccional)?
  • Perda de carga distribuída é a perda de energia ao longo do comprimento da tubulação, causada principalmente pelo atrito entre o fluido e a parede.
  • A expressão mais usada é a fórmula de Darcy–Weisbach:
h_f = f\,\frac{L}{D}\,\frac{V^2}{2g},
onde:
  • h_f é a perda de carga distribuída (m);
  • f é o fator de atrito (adimensional), que depende do regime de escoamento e da rugosidade relativa;
  • L é o comprimento do trecho da tubulação (m);
  • D é o diâmetro interno da tubulação (m);
  • V é a velocidade média do fluido no tubo (m/s);
  • g é a aceleração da gravidade (m/s^2).
  • Note que essa perda cresce proporcionalmente a L: quanto mais tubo, mais perda por atrito de parede.

Passo 3

O que é perda de carga localizada (ou singular)?
  • Perda de carga localizada ocorre em pontos específicos: acessórios hidráulicos (cotovelos, tês, reduções, expansões), válvulas, entradas, saídas, medidores, etc. São perdas concentradas, não dependem diretamente do comprimento do tubo.
  • Modelo simples utilizado:
h_L = K\,\frac{V^2}{2g},
onde:
  • h_L é a perda localizada (m);
  • K é o coeficiente de perda do acessório (adimensional), depende do tipo de acessório e da sua posição/regime de abertura;
  • V e g como antes.
  • Em palavras: acessórios e dispositivos criam separação de fluxo, redirecionamento, choques locais e perdas de energia que são modeladas por K.

Passo 4

Conceito de viscosidade e relação com perdas:
  • A viscosidade do fluido é a propriedade física que causa resistência interna ao escoamento; ela está por trás do atrito com a parede e, portanto, está presente tanto nas perdas distribuídas quanto, indiretamente, nas perdas localizadas (pois a resposta do fluxo a um obstáculo depende da viscosidade).
  • Porém, na linguagem de projeto e em enunciados, quando se fala em “perda por atrito” ou “atrito com a parede”, costuma-se referir à perda distribuída (fórmula de Darcy–Weisbach). Quando se menciona “acessórios” ou “válvulas”, trata-se de perda localizada (coeficientes K).
  • Conclusão prática: a palavra-chave para identificar perda localizada é “acessórios”, “válvulas”, “cotovelos”, “reduções”, etc. Já “atrito” ou “atrio com a parede” costuma indicar perda distribuída.

Passo 5

Análise detalhada de cada alternativa (comparando com as definições acima):
  • Alternativa a) “Perda de carga devido ao atrito do líquido e à parede interna da tubulação.”
    • Isso descreve exatamente a perda distribuída (atrito ao longo do comprimento). Logo não é perda localizada.
  • Alternativa b) “Perda de carga causada pela consideração da viscosidade.”
    • Viscosidade é causa física geral do atrito e aparece tanto em perdas distribuídas quanto influencia localizadas; a frase é vaga e não identifica apenas as perdas localizadas. Portanto não descreve somente a perda localizada.
  • Alternativa c) “Perda de carga devido ao atrito viscoso e aos acessórios hidráulicos.”
    • Aqui aparecem ambos os termos: “atrito viscoso” (distribuída) e “acessórios hidráulicos” (localizada). Mistura os dois tipos, logo não é somente localizada.
  • Alternativa d) “Perda de carga causada pelos acessórios hidráulicos instalados na tubulação.”
    • Isso corresponde exatamente à definição de perda localizada: perdas concentradas em acessórios (válvulas, curvas, entradas, saídas, etc.). Não inclui atrito ao longo do tubo. Portanto descreve somente perdas localizadas.
  • Alternativa e) “Perda de carga causada pelo atrito e pelas válvulas de controle de vazão.”
    • Mistura “atrito” (distribuída) e “válvulas” (localizada). Logo não é somente localizada.

Passo 6

Recapitulando de forma amigável: perdas localizadas = acessórios/válvulas/etc. (modeladas por h_L = K \, V^2/(2g)). Perdas distribuídas = atrito ao longo do tubo (modeladas por h_f = f (L/D) V^2/(2g)). Lendo as alternativas, apenas a que cita exclusivamente “acessórios hidráulicos” descreve somente a perda localizada.

Resposta

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