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EXERCÍCIO RESOLVIDO: CÁLCULO DE PERDA DE CARGA COM FLUIDO REAL E MÁQUINA
Nessa aula resolvemos um exercício prático sobre a equação da energia aplicada a um sistema real. Consideramos um fluido real com viscosidade e a presença de uma bomba. O objetivo do exercício foi calcular a perda de carga entre dois pontos.
Dados fornecidos:
Fluido: água
Potência da bomba: 5 kW
Rendimento da bomba: 80%
Velocidade de saída do tubo: 25 m/s
Área da seção do tubo: 10 cm² (convertido para 1x10^-3 m²)
Altura da saída: 1,3 m
Reservatório superior aberto (pressão efetiva = 0)
Velocidade no ponto de entrada é desprezível
Hipóteses adotadas:
Regime permanente
Fluido incompressível
Propriedades uniformes nas seções de entrada e saída
Escoamento unidimensional
A equação da energia utilizada foi:
H1 + HB = H2 + h_f
Onde:
H1: altura de energia no ponto 1
HB: altura manométrica da bomba
H2: altura de energia no ponto 2
h_f: perda de carga entre os pontos
A potência hidráulica é dada por:
Potência hidráulica = γ Q HB
E o rendimento pela relação:
η = Potência hidráulica / Potência de eixo
A partir dos dados e manipulações algébricas, encontramos a altura manométrica da bomba (HB) e, com isso, determinamos a perda de carga (h_f) usando a equação da energia.
Resultado:
A perda de carga entre os pontos foi de 87 metros, valor alto que pode indicar uma grande extensão de tubulação ou um sistema com considerável resistência ao escoamento. É importante lembrar que o comprimento da instalação não foi fornecido, mas este resultado é coerente para trechos longos ou sistemas com muitos acessórios.
Este exercício ilustra bem a aplicação prática da equação da energia e a importância da análise de perdas em projetos hidráulicos.
Conheça o Professor das Aulas
Micelli Camargo:
🎓 Formação Acadêmica
- Eng. Mecânico pela UNIFEI
- Mestre em Tecnologia Nuclear (USP/IPEN)
- Especialista em Didática do Ensino Superior (Uniderp)
- MBA Executivo em Marketing (FGV)
🏭 Experiência Profissional
- +20 anos no setor de bombas e equipamentos industriais
- Consultor e instrutor técnico em empresas como OMEL, Vallair e Embraseal
- Atuação em vendas técnicas, aplicação e treinamentos presenciais/online
👨🏫 Atuação como Professor
- +25 anos de experiência como docente
- Ex-professor universitário de Engenharia Mecânica em São Paulo
📈 Engenharia & Cia
- Fundador (2016) do canal Engenharia & Cia, hoje com +50.000 inscritos
- Já treinou mais de 1200 alunos em cursos presenciais e online
- Criador do software exclusivo de dimensionamento de bombas
Importância da Mecânica dos Fluidos
A Mecânica dos Fluidos é um dos pilares da engenharia e da física aplicada, dedicada ao estudo do comportamento de líquidos e gases em diferentes condições.
Seu entendimento é fundamental para projetar, dimensionar e analisar sistemas que envolvem escoamento, transporte e utilização de fluidos.
Entre os conceitos mais importantes estão:
👉 Propriedades do fluido como massa específica, viscosidade, tensão superficial, gravidade específica e outras.
👉 Conceitos de pressão, princípio de Stevin e Lei de Pascal que regem a estática, essenciais para o dimensionamento de superfícies submersas como comportas ou até mesmo submarinos
👉 Escoamento laminar e turbulento, que descrevem os diferentes regimes de movimento dos fluidos
👉 Princípio de Bernoulli, aplicado em medições de pressão e velocidade
👉 Equação da energia e perdas de cargas essenciais no dimensionamento de bombas, ventiladores, compressores, turbinas e sistemas hidráulicos
👉 Equação da continuidade, que garante a conservação da massa em dutos e tubulações
👉 Números adimensionais, como Reynolds, Mach e Froude, que permitem prever e comparar situações práticas de escoamento
👉 Estudo dos fenômenos da cavitação
👉 E muito mais.
As aplicações da mecânica dos fluidos são vastas: desde o abastecimento de água e saneamento, passando pela indústria de energia e petróleo, até áreas como aeronáutica, climatização, ventilação, ar condicionado, refrigeração, processos químicos e biomédicos e muito mais.
Por sua abrangência e impacto direto na eficiência e segurança de sistemas, a Mecânica dos Fluidos é considerada uma disciplina indispensável para engenheiros, técnicos e profissionais de diversas áreas tecnológicas.
