Etapa 1

Passo 1

Introdução – Aplicações

Mecânica dos fluidos é a ciência que tem por objetivo o estudo do comportamento físico

dos fluidos e das leis que reagem este comportamento. Pode-se entender Omo fluido o

nome geral que é dado a líquidos e gases. O ramo da Física que estuda o

comportamento de substancias fluidas em condições de repouso ou de movimento é

denominado de Mecânica dos Fluidos.Nos automóveis a Mecânica dos Fluidos é

importante desde o inicio do projeto (aerodinâmica), todos os Sistemas de propulsão e

fluxo incluindo bombas, separadores, compressores, turbinas, lubrificação, sistemas de

aquecimento e refrigeração para residências.

No transporte de combustível o elemento principal é a Bomba de Gasolina que torna-se

necessária num sistema de alimentação, já que o sistema de combustão fica

normalmente a um nível mais elevado que o tanque de combustível. Existem dois tipos

de bombas: as mecânicas, que se situam necessariamente no compartimento do motor,

pois são acionadas por “este” e elétricas, instaladas normalmente próximas ao tanque

(ou dentro dele), afastadas do motor e do calor por este liberado.

Bomba de Gasolina Mecânica

Consiste numa câmara dividida por um diafragma. A parte superior contem um filtro e

um copo de sedimentação e apresenta duas válvulas com molas para regular o fluxo da

gasolina. Na parte inferior encontra-se uma mola que regula a pressão de alimentação da

gasolina e uma haste de comando (braço ou alavanca) acionada pela arvore de comando

das válvulas. O diafragma é alternadamente impelido para baixo pela haste e para cima

pela mola. Quando o carburador está cheio e a válvula de agulha fechada, não se

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verifica qualquer passagem de gasolina e o diafragma permanece na sua posição

inferior. Em consequência, a haste de comando oscila sem acionar o diafragma. As

bombas mecânicas são muito eficazes; contudo, funcionam apenas com o motor

trabalhando e apesar de isoladas, estão sujeitas a ação do calor do motor.

Bomba de Gasolina Elétrica

As bombas elétricas tem o mesmo principio das bombas mecânicas, bombear

combustível. Existem duas posições onde são colocadas, internamente, no tanque de

combustível e externamente, nas tubulações que levam a gasolina até o motor. Quanto

aos tipos de bombas temos: de roletes e paletas.

Passo 2

O ideal para de realizar o bombeamento de combustível é que se mantenha a garrafa

abaixo do nível de gasolina do tanque, assim o fluido não encontraria resistência

gravitacional. Se ao invés colocasse a garrafa no mesmo nível do tanque, o nível dos

dois braços será o mesmo e o ar estará exercendo a mesma pressão sobre as duas

superfícies de gasolina.

Passo 3

Viscosidade é a grandeza física relacionada a resistência oferecida ao movimento

relativo de uma fluido, onde, podemos definir o coeficiente de viscosidade (η), que

segundo a teoria de Arrhenius é inversamente proporcional à temperatura, ou seja,

quanto maior a temperatura menor é a viscosidade de um liquido. Os líquidos, sofrem

dilatação volumétrica quando submetidos a uma variação de temperatura.

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A dilatação aumenta o seu volume, mas mantém sua massa constante, então, por

exemplo, 1 kg de água possui diferentes volumes a 10 °C e 30°C. A gasolina possui um

coeficiente de dilatação (y=1,2 x 10-³ °C-¹), onde você paga pelo volume abastecido e

não pela massa de combustível, é mais vantajoso abastecer em um horário em que essa

massa de gasolina ocupa o menor volume possível.

A gasolina quanto mais fria, maior sua densidade (relação entre massa e volume), então,

é melhor abastecer nessa situação. Como, o processo de absorção de calor não é algo

instantâneo, o combustível estará mais frio no inicio da manha, pois passou a noite toda

perdendo calor, quanto no fim da noite, estará mais quente, então o melhor horário para

abastecer seu veiculo, é no inicio da manhã, pois o combustível no tanque do posto

estará mais frio.

Passo 4

1 – Calcular a massa de combustível presente no carro, considerando que o tanque

deles está com 80% do volume máximo. Considerar a densidade da gasolina de 750

kg/m³.

Tanque cheio – 60 litros = 100%

X = 80 %

100/80=60/x

X=(80 x 60) / 100 x = 48 litros

Então → m = d x v

m = 750 x 48 x 10-³

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m=36 kg

2 – Calcular também qual o volume, em massa de combustível, que João Paulo

precisará colocar na caminhonete para conseguir chegar ao próximo posto de

combustível.

Estipulando um consumo de 9 km p/ litro do carro e tendo que percorrer uma distância

de 36 km, serão necessários 4 litros de combustível.

4 litros = 4 x 10-³ m³

m = d x v

m = 750 x 4 x 10-³

Etapa 2

Passo 1

Calcular a pressão no fundo do tanque de combustível do carro, considerando que

ainda não houve o bombeamento.

Dimensões do tanque:

Largura = 560 mm

Altura = 340 mm

Profundidade = 430 mm

d= 750 kg / m³

h= 0,34 m

P= d x g x h → 750 x 9,81 x 0,34

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m= 3 kg

P = 2501,55 N/m²

Passo 2

Encontrar qual é a vazão de enchimento na garrafa, considerando, que o tubo que

conecta o tanque principal à garrafa tem 5 mm de diâmetro, e que a velocidade

média da tubulação seja no máximo de 4 m/s.

Qv=Av

Qv=πr²v

Qv=3,14x (2,5x10-³ m)² x 4m/s Qv=78,5 x 10-6 m³/s

Passo 3

Calcular o tempo estimado para que o grupo consiga bombear a gasolina

necessária do carro para a garrafa.

volume da garrafa = 2 litros = 0,002m³

Qv=V/t

t=V/Qv

t=(0,002 m³)/(78,5 x10-6 m³/s)

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Qv=78,5 x 10-6 m³/s

t=38,21 s