Lista de Exercícios de Hidráulica - Curso de Engenharia Ambiental

1 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO CIÊNCIA E TECNOLOGIA CEARÁ Campus Maracanaú Curso Engenharia Ambiental e Sanitária Disciplina Hidráulica LISTA DE EXERCÍCIOS 01 Uma adutora formada por três tubos em série tabela deverá ser substituída por um sistema equivalente com tubulação única seguindo pelo mesmo traçado Sabendo que o futuro sistema terá tubos de PVC qual o diâmetro da nova tubulação 02 Há 45 anos que uma adutora de ferro fundido com 150 mm de diâmetro foi construída C 140 para tubos novos ligando dois reservatórios com níveis constantes Com o passar do tempo a tubulação envelheceu reduzindo a vazão para 64 da vazão original mantendo se a perda de carga já que os níveis dos reservatórios permaneceram constantes Pretendese instalar uma tubulação nova de ferro fundido C 140 em paralelo com a antiga e com o mesmo comprimento para recuperar a capacidade original do sistema Determinar o diâmetro a ser utilizado na nova adutora 03 Um sistema de distribuição de água é feito por uma adutora com um trecho de 1500 m de comprimento e 150 mm de diâmetro seguido por outro trecho de 900 m de comprimento e 100 mm de diâmetro ambos com o mesmo fator de atrito f 0028 A vazão total que entra no sistema é 0025 m³s e toda a água é distribuída com uma taxa uniforme por unidade de comprimento q nos dois trechos de modo que a vazão na extremidade de jusante seja nula Determinar a perda de carga total na adutora desprezando as perdas de carga localizadas 04 Uma tubulação de 1000 m de comprimento e 150 mm de diâmetro é utilizada para distribuir uma vazão unitária de 1x105 m³sm ao longo de sua extensão Sabendo que a perda de carga na tubulação é de 20 m quais são as vazões nas duas extremidades da tubulação O fator de atrito f 0028 Trecho Diâm mm Compr m Material 1 150 580 Aço soldado 2 200 1250 Aço rebitado 3 150 730 Ferro fundido 2 05 Todos os tubos na figura abaixo possuem coeficiente de HazenWilliams C 100 O tubo AB possui 900 m de extensão e diâmetro de 600 mm O tubo BC1 possui comprimento de 850 m e diâmetro de 300 mm enquanto que o tubo BC2 comprimento de 910 m e diâmetro de 450 mm Por sua vez o tubo CD possui extensão de 760 m e diâmetro de 600 mm Considerando que as elevações dos níveis de água nos reservatórios A e D são 70 m e 30 m respectivamente calcular a vazão em cada tubo desprezando as perdas localizadas 06 O sifão mostrado na figura abaixo tem as seguintes características fator de atrito da tubulação f 0030 diâmetro D 100 mm Desprezando as perdas de carga na entrada e na saída e o comprimento da curva no topo do sifão a Calcular a vazão conduzida b Calcular a pressão no ponto mais alto b Verificar as condições de funcionamento Adotar Pressão atmosférica Pat 10300 kgfm² Pressão de vapor da água Pv 300 kgfm² 07 Pretendese conduzir uma vazão de 10 Ls com o sifão mostrado na figura ao lado que tem as seguintes características fator de atrito f 0020 diâmetro D 50 mm Desprezando as perdas de carga na entrada e na saída e o comprimento da curva no topo do sifão a Determinar a máxima altura H2 para que a menor pressão no sifão seja Pγ 40 m b Determinar o valor de H1 para que o sifão conduza a vazão desejada c Verificar as condições de funcionamento do sifão Obs A figura está fora de escala 3 08 Uma linha adutora de água com 150 mm de diâmetro e fator de atrito f 0025 liga os reservatórios 1 e 2 segundo o perfil mostrado na figura abaixo Sabendo que a mínima pressão relativa no sistema deve ser Pγ 1 m pressão absoluta Pγ 113 m e desprezando as perdas de carga localizadas determinar a A máxima vazão que pode escoar pela adutora b A cota máxima do nível dágua no reservatório 2 para a condição de vazão do item a 09 Um sistema é formado por dois reservatórios interligados por um orifício pequeno com diâmetro D1 050 m O segundo reservatório possui um orifício pequeno com diâmetro D2 070 m que descarrega para a atmosfera Sabendo que o nível do reservatório 1 é mantido constante e que os dois orifícios possuem coeficientes de descarga Cd 061 calcular a O nível x no segundo reservatório para que o mesmo permaneça constante b A vazão escoada pelo orifício 2 para o escoamento com níveis constantes 10 Um reservatório com área de fundo de 2 m² possui um orifício de parede delgada de 6 cm de diâmetro localizado a uma profundidade de 5 m a Qual será a vazão através do orifício caso o reservatório seja mantido com nível de água constante b Caso a carga hidráulica não seja mantida constante ou seja o reservatório seja esvaziado pelo orifício qual será o tempo de esvaziamento do reservatório 11 Determinar a largura que deve ter um orifício retangular de 50 cm de altura para que forneça uma vazão de 50 m³s quando a aresta superior estiver a uma profundidade de 30 m Admitir orifício de grandes dimensões 4 12 Pretendese projetar um bueiro de um aterro de uma rodovia o qual deverá ter 120 m de extensão e deverá permitir a passagem de uma vazão igual a 60 m³s sendo a carga máxima a montante de 40 m Sugestão admitir um valor de Cd calcular o diâmetro do bueiro e verificar o valor adotado de Cd para a relação LD encontrada 13 Qual deve ser o diâmetro do tubo de concreto com entrada viva e 15 m de comprimento para que a vazão seja igual à que passa pelo tubo de ferro fundido de 30 cm de diâmetro Os tubos estão na horizontal e descarregam livremente na atmosfera Admitir TUBOS CURTOS 14 Calcular a vazão efluente a um reservatório considerandose os três sistemas indicados abaixo e EXPLICAR AS DIFERENÇAS ENTRE OS RESULTADOS OBTIDOS a Um orifício com coeficiente Cd 061 situado no ponto mais baixo do reservatório b Um bocal com coeficiente Cd 082 situado no ponto mais baixo do reservatório c Uma tubulação com saída no ponto mais baixo do reservatório e com altura total de 30 m comprimento de 35 m e coeficiente de rugosidade de f 0013 Neste último sistema considerar as perdas de carga distribuída na entrada Lequiv 16 m e na saída Lequiv 32 m da tubulação Dados Altura da água no reservatório 30 m Diâmetro do orifício do bocal e da tubulação 01 m