Exercícios de Hidraulica

FACULDADE MULTIVIX SERRA Recredenciamento pela portaria MEC n 767 de 22 de jun ho de 2O17 publicada no DOU em 25 de jun ho de 2O17 S E R RA Engenharias Multivix Serra Trabalho Avaliativo Disciplina DEPADAP Visto do Coordenador Nome do aluno Matrícula Disciplina Hidráulica Professora Isadora Potiguara Gotardo Período DEPENDÊNCIA ADAPTAÇÃO Turma Valor 10 Nota obtida Data da entrega 15062024 Desenvolva o trabalho abaixo com apoio do Manual de Trabalhos Acadêmicos caso seja necessário já postado no portal do aluno Observações importantes 1 O trabalho será realizado de maneira INDIVIDUAL visto que a disciplina é de dependência 2 O trabalho deverá ser postado no portal dentro da data limite de 15062024 em formato PDF 3 Não haverá apresentação oral do trabalho O aluno será avaliado apenas pela parte escrita Qualquer dúvida gentileza contatar professora Isadora Potiguara Gotardo via whatsapp ou email para orientações Email isadoragotardomultivixedubr WhatsApp 27 993194417 Ótimo trabalho FACULDADE MULTIVIX SERRA Recredenciamento pela portaria MEC n 767 de 22 de jun ho de 2O17 publicada no DOU em 25 de jun ho de 2O17 S E R RA Questão 1 O sistema de abastecimento de água de uma localidade é feito por um reservatório principal com nível dágua suposto constante na cota 812m e por um reservatório de sobras que complementa a vazão de entrada na rede nas horas de aumento de consumo com nível dágua na cota 800m No ponto B na cota 760m iniciase a rede de distribuição Para que valor particular de vazão de entrada na rede Qb a linha piezométrica no sistema é a mostrada na figura abaixo Determine também a carga de pressão disponível em B o material da adutora é aço soldado novo C130 Desprezar as perdas de carga localizada e as cargas cinéticas nas tubulações Questão 2 Em uma tubulação de 100 mm de diâmetro escoa água com uma velocidade de 100 ms A vazão em Ls que escoa pela tubulação é a100 b785 c150 d 50 e 65 Questão 3 A instalação mostrada na figura abaixo tem diâmetro de 50mm em ferro fundido com oxidação média Ɛ07mm Os coeficientes de perdas de carga localizada são entrada e saída da tubulação K 10 cotovelo de 90º K09 curvas de 45º K02 e registro de ângulo aberto K50 Determine utilizando a fórmula universal de perda de carga FACULDADE MULTIVIX SERRA Recredenciamento pela portaria MEC n 767 de 22 de jun ho de 2O17 publicada no DOU em 25 de jun ho de 2O17 S E R RA a A Vazão transportada com uma tolerância de erro de 7 b Querendose reduzir a vazão para 196ls pelo fechamento parcial do registro calcule qual deve ser a perda de carga localizada no registro e qual o seu comprimento equivalente Questão 4 Considere o sistema hidráulico mostrado na figura abaixo Nos pontos A e B as cargas de pressão são iguais e que a diferença entre as cargas de pressão em A e D é igual a 09 mH2O determine o comprimento equivalente em metros de uma válvula colocada em um tubo de diâmetro D instalado com uma inclinação de 2º em relação à horizontal Questão 5 Qual a área molhada perímetro molhado e raio hidráulico das seguintes seções trans versais medidas em metros FACULDADE MULTIVIX SERRA Recredenciamento pela portaria MEC n 767 de 22 de jun ho de 2O17 publicada no DOU em 25 de jun ho de 2O17 S E R RA Questão 6 Uma tubulação vertical de 200 mm de diâmetro apresenta em um pequeno trecho uma seção contraída de 100 mm em que a pressão é de 1 atm A 4 metros acima desse ponto a pressão elevase para 18 mca Calcule a velocidade e a vazão no trecho de diâmetro 200 mm Considere escoamento permanente e sem perda de energia Questão 7 O tanque tem uma entrada e uma saída de água Determine a altura H do tanque em função da área A velocidade de entrada V1 em um bocal com diâmetro d1 e velocidade de saída V2 em um bocal com diâmetro d2 após um intervalo de tempo t sendo que o tanque se encontrava vazio Determine também o tempo de enchimento do tanque conforme os dados H 10 m A 25 m2 V1 07 ms d1 20 cm V2 3 ms d2 15 cm Questão 8 Qual a opção que melhor define a diferença entre escoamento laminar e turbulento a Ambos possuem comportamento errático e aleatório a diferença é que o escoamento FACULDADE MULTIVIX SERRA Recredenciamento pela portaria MEC n 767 de 22 de jun ho de 2O17 publicada no DOU em 25 de jun ho de 2O17 S E R RA turbulento é tridimensional e o laminar é bidimensional b O escoamento laminar se desenvolve de forma desordenada em diversas direções enquanto o escoamento turbulento é ordenado e se desenvolve em uma única direção c Ambos possuem um comportamento previsível em que é simples identificar a trajetória das partículas a diferença é que o escoamento turbulento possui interações macroscópicas entre as camadas do escoamento e o laminar não d O escoamento turbulento é errático com a velocidade das partículas variando até 20 da velocidade média e se movimentando tridimensionalmente de forma sobreposta ao fluxo da corrente enquanto o escoamento laminar se desenvolve em uma trajetória bem definida como se houvesse camadas imaginárias de escoamento que não interagem entre si e O escoamento laminar amortece perturbações que nele ocorram por isso é mais comumente encontrado na natureza em rios e corredeiras O escoamento turbulento devido a seu caráter aleatório é difícil de ser identificado em escoamentos naturais Questão 9 O reservatório 1 aberto e cota de 10 m fornece água para o reservatório aberto 2 aberto e cota de 30 m que é aberto por meio de uma tubulação Sabendo que os dois reservatórios possuem grandes dimensões e a vazão do sistema é 5 Ls Existe uma máquina hidráulica bomba ou turbina entre os dois reservatórios determine aproximadamente sua potência em W sabendo que o rendimento é 85 e o peso específico da água é 10 kNm3 100 pts a10651 W b1177 W c1333 W d10453 W e10634 W Questão 10 A figura abaixo apresenta um sifão Sabendo que a pressão no ponto S do sifão deve ser maior que 60 kPa em pressão relativa e desprezando as perdas de carga determine a velocidade da água γa10 4 Nm³ no sifão e a máxima altura que o ponto S pode ter em relação ao ponto A FACULDADE MULTIVIX SERRA Recredenciamento pela portaria MEC n 767 de 22 de jun ho de 2O17 publicada no DOU em 25 de jun ho de 2O17 S E R RA Para que a linha piezométrica seja igual a da figura têmse que a perda de carga linear é constante J Δh L 812 800 650 420 0011215 mmm Cálculo da vazão no trecho AB J 1065 QAB185 c185 DAB487 0011215 1065 QAB185 130185 015487 QAB 002166 m32 Cálculo da vazão no trecho BC J 1065 QBC185 c185 DBC487 0011215 1065 QBC185 130185 010487 QBC 7448 103 m32 Vazão QB QB QAB QBC 002166 7448 103 0014212 m32 QB 14212 Ls Cálculo de Pressão no Ponto B Aplicando o Balanço Global de Energia entre A e B EA PAγ VA22g EB PBγ VB22g ΔhAB 812 760 PBγ 0011215 650 PBγ 4471 mca 2 D 100 mm 010 m V 10 ms Q V A V π D22 10 π 01022 785 103 m32 Q 785 103 x 103 Ls 785 Ls Alternativa B Aplicando o Balanço Global de Energia entre 1 e 2 E1 P1𝛾 V122g E2 P2𝛾 V222g Δhtotal 50 4S Δh o Δhtotal 5m Calculo da perda de cargas Δhtotal Δhdist Δhloc Δhtotal f L V22gD K V22g S f 45 V22981 005 83 V22981 S V22981 f 45005 83 900f 831 V2 98 I Como não conhecemos f e V1 mas temos 610 será feito a resolução pelo método iterativo até o erro 7 Como as equações desenvolvidas a seguir Rey V Dμ 4QπDμ 4Qπ005106 2596479089Q II f calculado por Swamee Jain f 025logε37D 574Rey092 025log073750 574Rey092 III Desenvolvendo a Equação I para a incógnita de vazão ao invés de velocidade temos 900f831QπD1222 98 900f 8314QπD22 98 900f 834Qπ00522 98 IV 1 Iteração Q 28 ls 28103 m3s Rey 713014145 Erro 98966798 x 100 1357 7 OK f 0044 hf 9667 m Logo temos Q 28 ls b Para a vazão de 196 ls temos Rey 4 196 103π005106 4991099 f 025log073750 5744991099092 0044 Desenvolvendo a Equação IV para esse caso 900f 8314Qπ00522 hfrey 98 900 0044 831 4 196 103π00522 hfrey 98 hfrey 5027 m PAγ PDγ 090 PAγ PBγ 0 Cálculo de ZA Z0 ΔZA0 sen 2 ΔZA0400 ΔZA0 1396 m Aplicando o Balanço Global de Energia entre A e D ZAγ PAγ VA²2g Z0γ PBγ VB²2g Δhtotal ZA Z01396 PAγ PDγ090 Δhtotal Δhtotal 1486 m Sabendo que PAγ PBγ temos que ΔZAB ΔhAB Sendo ΔhAB somente carga distribuída logo podese encontrar a perda de carga distribuída unitária J J ΔZABLAB sen 2 200200 sen 2 00349 mm Δhtotal ΔhLoc ΔhDist AB 1486 ΔhLoc 00349 400 ΔhLoc 090 m Cálculo do comprimento equivalente ΔhLoc J Leq 090 00349 Leq Leq 2579 m S Seção Retangular Área b x h 20 x 2 40 m² Pm b 2h 20 2 x 2 24 m Rh APm 4024 1667 m Seção trapezoidal Área B b h2 4 2 22 6 m² x 1² 2² 5 Pm b 2x 2 215 6472 m Rh APm 66472 0927 m Seção Circular considerando totalmente cheia A π D2² π 32² 7068 m² Pm 2π D2 π 3 9425 m Rh APm 70689425 075 m 61 D1 020m D2 010m P1 18mca P2 1atm1133m Z1 4m Z2 0m Pela continuidade encontrarse a relação de V1 e V2 Q1 Q2 V1πD122 V2πD222 V10202 V20102 V2 4V1 Aplicando o Balanço Global de Energia Z1 P1γ V122g Z2 P2γ V222g 4 18 V12 2981 1033 4V12 2981 V12 3907 ms Q V1A1 V1πD122 3907π02022 01227 m3s Q 1227 ls 7 Vazão de Entrada Q1 V1A1 V1πD122 07π02022 0022 m3s Vazão de Saída Q2 V2A2 V2πD222 3π01522 0053 m3s Sendo a Vazão de Saída maior que a Entrada o tanque Não vai encher 8 Letra D O escoamento turbulento é errático com a velocidade das partículas Variando até 20 da velocidade 9 E1 10m E2 30m Q 5 L13 5 103 m32 γ 10 kN 10 103 N η 85 Considerando Hm Δz 30 10 20 m Pot γ Q Hm η 10 10 5 103 20 085 1177W Alternativa B 10 Calculo da Velocidade Aplicando o Balanco Global de Energia entre A e B é possível Calcular V EA PAγ V A22g EB PBγ V B22g 16 V B2210 V B 5657 ms Calculo da altura do Sifão Aplicando o Balanco Global de Energia entre A e S EA PAγ V A22g ES PSγ V S22g ES EA 60103104 56572210 ES EA 44 m