Trabalho de Hidráulica

Questão 01 Analise as afirmações apresentadas abaixo e responda V para a alternativas Verdadeiras e F para as falsas Justifique as alternativas falsas a As características da água transportada não exercem influências no aumento da rugosidade das canalizações b Os condutos livres funcionam sempre por gravidade enquanto os condutos forçados podem funcionar por gravidade ou bombeamento c Em uma linha adutora que conduz a mesma vazão de ponta a ponta com dois trechos de tubulação de diâmetros decrescentes podese afirmar que a declividade da linha piezométricas do trecho de montante é superior à do treco de jusante d Quanto mais envelhecida for uma canalização menor será o coeficiente de perda de carga de HazenWilliam e No regime turbulento quanto maior a pressão interna maior será a perda de carga nessa linha HIDRÁULICA Ceciliamontioliveiragmailcombr Nome do alunoa Matrícula Disciplina Hidráulica Peso da Prova 1000 Nota obtida Questão 02 Estimase que um edifício com 55 pequenos apartamentos seja habitado por 275 pessoas A água de abastecimento é recalcada do reservatório inferior para o superior por meio de conjuntos elevatórios Dimensionar a linha de recalque admitindo um consumo diário provável de 200 lhab máximo As bombas terão capacidade para recalcar o volume consumido diariamente em apenas 6 horas de funcionamento Questão 03 Determine a velocidade da água no final do tubo mostrado na figura abaixo desprezandose o atrito se a cota do eixo da tubulação for de 5 metros e da superfície do reservatório 8 metros Questão 04 Uma bomba centrífuga de 20 HP 40 ls e 30 m de altura manométrica está funcionando com 1750 rpm Quais serão as consequências de uma alteração de velocidade para 1450 rpm Questão 05 De um lago com NA 148000m parte uma adutora em ferro fundido velho em 100mm de diâmetro e 650m de extensão para um reservatório com a cota de entrada 146565m Determinar a vazão e a velocidade média de escoamento sendo C 90 Questão 06 Seja uma tubulação ligando dois pontos distantes de 18 km para conduzir uma vazão de 05 m³s Tal tubulação será construída parte em tubos de concreto de bom acabamento D 800 mm 10 km e parte em tubos de grés cerâmico D 600 mm 8 km um vez que se dispõe desses tubos no almoxarifado Perguntase qual a perda de carga resultante para que se possa especificar as bombas a serem instaladas Trecho Diâmetro mm Coeficiente de rugosidade 1 800 130 2 600 110 Questão 07 Um poço com diâmetro de 2 metros foi executado em uma região cujo aquífero freático apresentou uma permeabilidade de 40 mdia Verificouse no local que a espessura estática desse aquífero é de 5 m que quando bombeado o seu nível desceu 3 m Nessa situação estimouse que o seu raio de influência foi de cerca de 30 m Calcular a vazão que está sendo extraída desse poço supondo o regime de equilíbrio Questão 08 Um poço com freático com diâmetro de 300 metros foi implantado em uma região cujo aquífero freático contém uma camada saturada estática de 15 m de espessura Quando operava com uma vazão de 30 m³h verificouse em dois poços de observação situados a 5 e 30 m abaixamentos de 5 e 3m respectivamente Calcular o coeficiente de permeabilidade desse aquífero supondo o regime de equilíbrio Questão 09 Em um poço artesiano com diâmetro de 200 metros registrase inicialmente uma lâmina dágua de 30 m Quando a vazão de bombeamento foi de 30 m³h verificouse em dois poços observação distantes 10 m e 30 m abaixamentos de 8 m e 4 m respectivamente Calcular o coeficiente de permeabilidade desse aquífero que tem uma espessura de 10 m supondo o regime de equilíbrio Questão 10 O conjunto elevatório esquematizado na figura a seguir trabalha nas seguintes condições a vazão 100 N ℓs b material das canalizações FoFo C 100 c funcionamento 24 hdia d as instalações estão localizadas no nível do mar e a temperatura da água é de 200 c f o conjunto motor bomba será de fabricação ksb modelo etanorm g Diâmetro de recalque 250mm h Diâmetro de sucção 300mm Questao 01 Analise as afirmacoes apresentadas abaixo e responda V para as alternativas verdadeiras e F para as falsas Justifique as alternativas falsas a F As propriedades fısicoquımicas da agua temperatura pH teor de solidos presenca de ıons agressivos influenciam os processos de corrosao e incrustacao nas paredes da tubulacao aumentando a rugosidade interna ao longo do tempo b V Condutos livres escoam sempre sob acao da gravidade pois possuem superfıcie livre Ja condutos forcados pressurizados podem operar por gravidade se a carga a montante for suficiente ou por bombeamento quando tal diferenca de carga nao existe c F Mantendose a mesma vazao Q a reducao do diˆametro no trecho a jusante aumenta a velocidade V Pelos modelos de perda de carga p ex DarcyWeisbach hf f L D V 2 2g ou HazenWilliams S 10 67 Q1852 C1852 D487 a linha piezometrica fica mais inclinada maior declividade no trecho de menor diˆametro portanto a declividade em jusante e superior a de montante d V O envelhecimento da canalizacao eleva a rugosidade absoluta no metodo Ha zenWilliams isso se traduz na diminuicao do coeficiente C Como hf C1852 valores menores de C indicam tubos mais asperos e maiores perdas de carga e F Para lıquidos praticamente incompressıveis a perda de carga depende da veloci dade do diˆametro e da rugosidade da tubulacao e nao da pressao interna absoluta Assim aumentar a pressao de operacao nao altera o gradiente de energia nem o hf se V e D permanecerem constantes 1 Q4 P1 20 HP Q1 40 Ls H1 30 m N1 1750 rpm N2 1450 rpm Leis de afinidade Q2Q1 N2N1 H2H1 N2N12 P2P1 N2N13 Razão de velocidades r N2N1 14501750 08286 Novo contéudo de operação Vazão Q2 Q1 r 40 Ls 08286 331 Ls 17 Altura manométrica H2 H1 r2 30 m 082862 30 0686 206 m 31 Potência requerida P2 P1 r3 20 HP 082863 20 0586 114 HP 85 KW 43 A redução da rotação de 1750 rpm para 1450 rpm fez com que a bomba forneça 33 Ls 206 m de altura manométrica e exija 114 HP de potência com queda concomitante do NPSH requerido e significatica economia de energia Q5 montante z1 1480 m jusante z2 146565 m Δz z1 z2 1435 m C 90 D out 100 mm 010 m L 650 m hipósteses p1 p2 patm V1 V2 0 Perdas localizadas negligenciadas em comparação a perda linear escoamento permanente completamente cheio e incompressível carga hf Δz 1435 m Eq de Hazen Williams hf 1067 L C1852 Q1852 D487 continua Q2 população do edifício N 275 lab consumo diário presçisel q dia 200 L labdia tempo diário de operação das bombas t 6 h Volume diário a resolver Vd N x q dia 275 x 200 55000 L 550 m3 Transferir vol em t 6h Q Vdt 550 m3 6h 917 m3h 9173600 000255 m3s 255 Ls a NBR 56262020 recomenda entre 60 e 25 ms admitindo v adm 130 ms D sqrt4Q πvadm sqrt4 x 000255 π x 130 0050 m 50 mm verificando a velocidade A π D2 4 v QA 000255 π0052 4 130 ms dentro do intervalo Q3 Determine a velocidade da água no final do tubo hipósteses escoamento incompressível tirés desprezível hf 0 p1 p2 atm V1 0 Z1 8m superfície do reservatório Z2 5 m eixo da tubulação na saída Bernoulli z1 V122g z2 V222g como V1 0 V222g z1 z2 8 5 3 m V2 sqrt2gz1 z2 sqrt2 981 ms2 3 m sqrt5886 m2s2 77 ms Q hf C1852 D487 1067L 11852 substituindo Q 1435901852 010487 1067 x 65011852 750 x 103 m3s 75 Ls Vel média no interior de tubulação A π D2 4 π 0102 4 π 0102 4 7854 x 103 m2 V QA 000750 7854 X 103 096 ms Q6 Vel médios A1 π D12 4 0503 m2 v1 QA1 10 ms A2 π D22 4 0283 m2 v2 QA2 18 ms Perda de carga em cada trecho SI hf 1067 L C1852 Q1852 D487 Trecho Lm Dm C hfm 1 10000 080 130 hf1 107 2 8000 060 110 hf2 471 hf1 1067 100001301852 051852 080487 107 m hf2 1067 80001101852 051852 060487 471 m hftotal hf1 hf2 107 471 578 m Para conduzir 050 m3s nos 18 Km a bomba deverá fornecer além da carga geométrica entre os reservatórios e das perdas localizadas uma perda de carga linear de aproximadamente 58 m Qt Dw 20 m rw 10 m K 40 mdia1 b 5 m r 3 m R 30 m Pressuros hidráulico ho b 5 m hw b r 5 2 2 m Eq de Dupuit Thiem para aquífero livre Q π K bo2 hu2 lnRrw ho2 hw2 52 22 25 4 21 m2 ln Rrw ln30 1 ln 30 3401 Q π x 40 x 21 3401 31416 x 840 3401 775 m3dia Q 175 m3dia 175 24 m3 L 323 m3 L Q 175 86400 m3 s 00090 m3 s 90 L s Q8 Dw 030 m rw 015 m b 15 m Q 30 m3 s 000833 m3 s A r1 5 m w 5 m B r2 30 m b2 3 m hw b b1 15 5 10 m h2 b b2 15 3 12 m Dupuit Thiem Q π K h22 h12 ln r2r1 K Q ln r2r1 π r22 r12 ln r2 r1 ln 30 5 ln 6 17918 h22 h12 122 102 144 100 44 m2 K 000833 x 17918 π x 44 108 x 104 ms convertendo K 108 x 104 m 86400 s dia 93 m dia1 Q9 Q 2π K b Sr2 Sr1 ln r2 r1 r1 30 m Sr1 4 m r2 10 m Sr2 8 m K Q lnr1r2 2π b Δz 000833 x 10986 2π x 10 x 4 36 x 105 m s K 36 x 105 m x 86400 sdia 31 m dia r1 r2 distância radiais aos poçosA Sn Sr2 rebaixamentos correspondentes Δz 210 230 8 4 4 m ln r2 r1 ln 1030 ln 13 10986 Q10