Trabalho Avaliativo de Hidráulica - Sistema de Abastecimento de Água e Redes de Distribuição

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 20112023 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 20112023 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 No sistema de abastecimento dágua mostrada na figura todas as tubulações têm fator de atrito f 0021 e no ponto B há uma derivação de 50 ls o sentido da vazão é de A para C Desprezando as perdas de carga localizadas e as cargas cinéticas determine a carga de pressão disponível no 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 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 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 A ligação entre dois reservatórios mantidos em níveis constantes é feita por duas tubulações em paralelo A primeira com 1500m de comprimento 300mm de diâmetro com fator de atrito f0032 transporta uma vazão de 0056 m³s de água Determine a vazão transportada pela segunda tubulação com 3000m de comprimento 600mm de diâmetro e fator de atrito f0024 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 5 Qual a área molhada perímetro molhado e raio hidráulico das seguintes seções trans versais medidas em metros 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 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 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 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 Os dados a seguir referemse ao sistema de recalque representado na figura abaixo Vazão 100 m3h líquido de escoamento Água à temperatura ambiente Pressão necessária no ponto B 34323 kPa Tubulações de ferrofundido sem revestimento para 15 anos de uso C100 Diâmetro da tubulação de recalque 125 mm Diâmetro da tubulação de sucção 150 mm Comprimento da tubulação de recalque 250 m Comprimento da tubulação de sucção 5 m Acessórios na sucção 1 válvula de pé com crivo 374 m 1 curva de 90 graus raio longo 21m Acessórios no recalque 1 válvula de retenção tipo pesada 139m 1 registro de gaveta 12m 3 curvas de 90 graus raio longo 16m Use a fórmula de HazenWilliams para cálculo das perdas normais e o método dos comprimentos virtuais para o cálculo das perdas localizadas 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 Pedese Potência necessária à bomba para a realização do trabalho considerando um rendimento do conjunto de 60 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 QUESTÃO 1 Analisando a linha piezométrica podese concluir que o abastecimento está sendo feito pelo reservatório superior uma vez que no ponto B a cota piezométrica é superior à cota piezométrica no reservatório de sobra superior a 800 m Dessa forma o reservatório de sobra está sendo abastecido Calculando a perda de carga no trecho 𝐽 𝐻 𝐿 812 800 650 420 00112 𝑚𝑚 Dessa forma calculase a vazão no trecho AB 00112 1065 𝑄185 130185 6 0025487 𝑄𝐴𝐵 00216 𝑚3𝑠 Calculando a vazão no trecho BC 00112 1065 𝑄185 130185 4 0025487 𝑄𝐵𝐶 00074 𝑚3𝑠 A vazão Qb 𝑄𝑏 𝑄𝐴𝐵 𝑄𝐵𝐶 𝑄𝑏 00216 00074 𝑄𝑏 00142 𝑚3𝑠 142 𝐿𝑠 Calculando a carga de pressão em B 𝐶𝑃𝐴 𝐶𝑃𝐵 𝐻𝐴𝐵 812 𝐶𝑃𝐵 00112 650 𝐶𝑃𝐵 80472 𝑚 𝑃𝐵 𝛾 760 80472 𝑃𝐵 𝛾 4472 𝑚𝑐𝑎 QUESTÃO 2 Determinando o comprimento equivalente do trecho em paralelo 𝐷𝑒𝑞 5 𝑓 𝐿𝑒𝑞 𝐷1 5 𝑓 𝐿1 𝐷2 5 𝑓 𝐿2 85 0021 𝐿𝑒𝑞 65 0021 810 85 0021 790 𝐿𝑒𝑞 36013 𝑚 Aplicando a equação da energia entre A e C 𝑝𝐴 𝛾 𝑣𝐴 2 2𝑔 𝑧𝐴 𝑝𝐶 𝛾 𝑣𝐶 2 2𝑔 𝑧𝐶 𝐻𝐴𝐶 Calculando as perdas de carga 𝐻𝐴𝐶 𝐻𝐴𝐵 𝐻𝐵𝐶 𝐻𝐴𝐶 8𝑓𝐿𝑄𝐴𝐵 2 𝜋2𝑔𝐷5 8𝑓𝐿𝑄𝐵𝐶 2 𝜋2𝑔𝐷5 𝐻𝐴𝐶 8 0021 1000 00302 𝜋2 981 8 00255 8 0021 36013 00252 𝜋2 981 8 00255 𝐻𝐴𝐶 610 𝑚 Voltando 𝑝𝐴 𝛾 0 7954 0 0 8105 610 𝑝𝐴 𝛾 212 𝑚𝑐𝑎 QUESTÃO 3 A Determinando a velocidade 𝐻 𝑓 𝐿 𝐷 𝑉2 2𝑔 𝐾 𝑉2 2𝑔 50 45 𝑓 45 0050 𝑉2 1962 1 1 09 2 02 50 𝑉2 1962 5 4587 𝑓 𝑉2 0423 𝑉2 1º Chute V 150 ms 5 4587 𝑓 152 0423 152 𝑓 0039 𝜀 𝐷 07 50 0014 NESSE VALOR DE RUGOSIDADE A LINHA DO DIAGRAMA DE MOODY NÃO CRUZA COM O FATOR DE ATRITO CALCULADO QUESTÃO 4 A perda de carga na tubulação é a mesma 𝐻1 𝐻2 8 𝑓 𝐿 𝑄1 2 𝜋2 𝑔 𝐷1 5 8 𝑓 𝐿 𝑄2 2 𝜋2 𝑔 𝐷2 5 8 0032 1500 00562 𝜋2 981 03005 8 0024 3000 𝑄2 2 𝜋2 981 06005 7651 𝑄2 2 512 𝑄 0259 𝑚3𝑠 QUESTÃO 5 Retângulo 𝐴𝑀 20 2 40 𝑚2 𝑃𝑀 20 2 2 24 𝑚 𝑅𝐻 40 24 167 𝑚 Trapézio 𝐴𝑀 2 2 2 1 2 12 𝑚2 𝑃𝑀 2 2 2 22 1 1094 𝑚 𝑅𝐻 12 1094 1097 𝑚 Círculo 𝐴𝑀 𝜋 32 2827 𝑚2 𝑃𝑀 2 𝜋 3 1885 𝑚 𝑅𝐻 2827 1885 15 𝑚 QUESTÃO 6 Aplicando a equação de Bernoulli 𝑝1 𝛾 𝑣1 2 2𝑔 𝑧1 𝑝2 𝛾 𝑣2 2 2𝑔 𝑧2 18 𝑣1 2 1962 0 101325 9810 𝑣2 2 1962 4 𝑣1 2 𝑣2 2 1962 1167 Pela equação da continuidade 𝑣1 𝐴1 𝑣2 𝐴2 𝑣1 𝜋 4 02002 𝑣2 𝜋 4 01002 𝑣1 025 𝑣2 Voltando 00625𝑣2 2 𝑣2 2 1962 1167 𝑣2 24422 𝑚𝑠 A vazão 𝑄 𝑣2 𝐴2 𝑄 24422 𝜋 4 01002 𝑄 192 𝑚3𝑠 QUESTÃO 7 𝑄𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎 𝑄𝑠𝑎𝑖 𝑄𝑎𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑑𝑎 𝑉1 𝜋 𝑑1 2 4 𝑉2 𝜋 𝑑2 2 4 𝐴 𝑑𝐻 𝑑𝑡 𝑉1 𝐴 𝜋 𝑑1 2 4 𝑉2 𝐴 𝜋 𝑑2 2 4 𝑑𝑡 𝑡 0 𝑑𝐻 𝐻 0 𝐻 𝑉1 𝐴 𝜋 𝑑1 2 4 𝑉2 𝐴 𝜋 𝑑2 2 4 𝑡 Calculando o tempo de enchimento 10 07 25 𝜋 0202 4 3 25 𝜋 0152 4 𝑡 𝑡 806 𝑠 Neste caso a vazão de saída é maior do que a velocidade de entrada dessa forma o tanque não irá encher QUESTÃO 8 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 QUESTÃO 9 Aplicando a equação de Bernoulli entre A e B 𝑝𝐴 𝛾 𝑣𝐴 2 2𝑔 𝑧𝐴 𝐻𝐵 𝑝𝐵 𝛾 𝑣𝐵 2 2𝑔 𝑧𝐵 𝐻 A velocidade em B 𝑣𝐵 1003600 𝜋 01252 4 226 𝑚𝑠 0 0 0 𝐻𝐵 343230 9810 2262 1962 25 𝐻 𝐻𝐵 6025 𝐻 SUCÇÃO 𝐻𝑠 𝐿 1065 𝑄185 𝐶185 𝐷487 𝐻𝑠 5 374 21 1065 100 3600 185 100185 0150487 𝐻𝑠 129 𝑚 RECALQUE 𝐻𝑅 𝐿 1065 𝑄185 𝐶185 𝐷487 𝐻𝑅 250 139 12 1065 100 3600 185 100185 0125487 𝐻𝑅 1861 𝑚 Voltando 𝐻𝐵 6025 1861 𝐻𝐵 7886 𝑚 Calculando a potência 𝑃𝐵 𝛾𝑄𝐻𝐵 𝜂 𝑃𝐵 9810 100 3600 7886 060 𝑃𝐵 35816 𝑘𝑊 QUESTÃO 10 Aplicando a equação de Bernoulli entre A e B 𝑝𝐴 𝛾 𝑣𝐴 2 2𝑔 𝑧𝐴 𝑝𝐵 𝛾 𝑣𝐵 2 2𝑔 𝑧𝐵 0 0 0 0 𝑣𝐵 2 1962 16 𝑣𝐵 560 𝑚𝑠 Aplicando a equação de Bernoulli entre A e S 𝑝𝐴 𝛾 𝑣𝐴 2 2𝑔 𝑧𝐴 𝑝𝑆 𝛾 𝑣𝑆 2 2𝑔 𝑧𝑆 0 0 0 60000 10000 5602 1962 𝑧𝑆 𝑧𝑆 440 𝑚