Exercícios de Fixação em Hidráulica I - Unidades 5 e 8

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL 2567 HIDRÁULICA I EXERCÍCIOS PARA FIXAÇÃO REVISÃO UNIDADES 5 8 01 Sabendose que as cargas de pressão disponíveis em A e B são iguais e que a diferença entre as cargas de pressão em A e D é igual a 09 mca determine o comprimento equivalente do registro colocado na tubulação de diâmetro único assentada com inclinação de 2º em relação à horizontal conforme figura R Leq 2579 m 02 Dois reservatórios têm uma diferença de nível igual a 15 m e são conectados por uma tubulação ABC na qual o ponto mais alto B está 2 m abaixo do nível dágua do reservatório superior O trecho AB tem diâmetro de 020 m e o trecho BC diâmetro de 015 m e o fator de atrito é o mesmo para os dois trechos O comprimento total da tubulação é 3000 m Determine o maior valor do comprimento AB para que a carga de pressão em B não seja maior que 2 mca abaixo da pressão atmosférica Despreze a carga cinética R LAB 1815 m 03 No sistema de distribuição de água na figura abaixo todas as tubulações têm coeficiente da equação de HazenWilliams 𝐶 140 Qual deve ser a vazão unitária de distribuição 𝑞 ao longo do trecho AB de modo que as vazões que chegam aos reservatórios C e D sejam iguais Desprezar as cargas cinéticas e as perdas de carga localizadas nas tubulações Considere para o trecho AB diâmetro de 200 mm e comprimento de 1000 m Para o trecho BC o diâmetro é de 150 mm e comprimento de 500 m Já para o trecho BD o diâmetro é 100 mm e o comprimento 300 m R 𝑞 00365 Ls1m1 04 No esquema mostrado na figura a vazão que chega ao reservatório III é 75 Ls No trecho BD há uma distribuição em marcha uniforme com taxa q 001 Lsm Determine a vazão que sai do reservatório I e a cota do nível dágua neste reservatório Despreze as cargas cinéticas e as perdas localizadas Considere para as tubulações coeficiente de Hazen Williams 𝐶 130 R Q 4036 Ls CPR1 49988 m 05 O sistema de distribuição de água mostrado na figura abaixo tem todas as tubulações do mesmo material A vazão total que sai do reservatório R1 é de 20 Ls Entre os pontos C e D existe uma distribuição em marcha 𝑞 001 Lsm Assumindo fator de atrito constante para todas as tubulações 𝑓 0020 e desprezando as perdas localizadas e a carga cinética determine A cota piezométrica no ponto C A carga de pressão disponível no ponto D A vazão na tubulação de 4 de diâmetro Comprimento dos trechos BC 4 800 m BC 6 750 m CD 6 1000 m DE 6 500 m R CPC 586427 mca 𝑝 𝛾 5529 mca Q4 52 Ls 06 No esquema mostrado na figura a vazão do trecho EB é 7 Ls Desprezando as perdas de carga localizadas e as cargas cinéticas nas tubulações determine a carga de pressão disponível no ponto D Considere para as tubulações coeficiente de HazenWilliams 𝐶 100 R 𝑝 𝛾 1081 mca 07 A bomba do sistema de abastecimento mostrado na figura abaixo tem um rendimento de 65 e injeta água diretamente na rede de distribuição A partir do ponto A existe uma distribuição em marcha para todos os trechos com taxa constante 𝑞 001 Lsm Dimensionar os diâmetros internos da rede e as potências requeridas da bomba e do motor elétrico para que a mínima carga de pressão dinâmica na rede seja 15 mca A tubulação de sucção tem 35 m de comprimento com uma válvula de pé com crivo e uma curva 90º com RD 1 Adotar diâmetro da tubulação de sucção sendo o mesmo do trecho AB Os pontos extremos da rede são pontas secas e o material das tubulações é ferro fundido novo 𝐶 130 Desprezar as cargas cinéticas no sistema e as perdas localizadas no recalque R DiBC DiBD DiEF DiEG 546 mm DiBE 1084 mm DiAB 1564 mm PotB 54 cv PotM 65 cv 08 Para a cidade de Ilhéus Bahia foram projetados dois anéis de abastecimento interligados um destinado a suprir a denominada Cidade Velha Anel II com 7050 hab e outro para distribuição na Cidade Nova Anel I com 4920 hab Desse segundo circuito parte uma linha importante destinada a suprir o bairro do Malhado com 6528 hab Considerando o consumo per capita de 150 Lhabdia e coeficientes 𝑘 𝑘 15 determine a vazão de projeto que deve ser garantida na saída do reservatório Não utilizar as distribuições da figura para essa determinação Considere agora a ilustração dos anéis abaixo e estime a vazão em cada um dos trechos para encontrar a vazão do trecho em comum Considere como aceitável um erro na vazão de até 01 Ls e coeficiente C 100 Para iniciar iteração na tabela abaixo estão listadas as vazões previstas em cada trecho considerar o valor para o sentido indicado na figura Dados Trecho L m D mm Q0 Ls AB 550 300 310 BC 275 200 140 CD 525 200 114 DE 250 200 88 EF 250 150 62 FG 75 100 10 GH 445 200 146 HA 670 250 172 FI 345 150 72 IJ 345 150 41 JK 260 100 10 KL 560 150 21 LM 380 150 51 MN 390 200 82 NG 500 200 112 R Qreservatorio 482 Ls QGF 3099 Ls 09 São dadas as curvas características Hm fQ e 𝜂 fQ de uma bomba centrífuga com rotação de 1750 rpm instalada em um sistema de recalque composto por dois reservatórios abertos e em níveis constantes um com NA 4550 m e outro N A 5000 m ligados por uma tubulação de 150 mm de diâmetro e comprimento total equivalente a 700 m A perda de carga unitária na tubulação é dada por 𝐽 115 10 𝑄 𝐷 com 𝐽 m100m 𝑄 m3h e 𝐷 m Determine O ponto de funcionamento do sistema Hm Q 𝜂 potência necessária à bomba cv e potência mínima do motor elétrico Qual deve ser o diâmetro comercial mínimo da tubulação que permite uma vazão de 200 m3h Qual a potência mínima necessária para o motor nessas condições R a Hm 6432 mca Q 135 m3h 𝜂 80 PotB 4019 cv PotM 442 cv R b Dmin 200 mm PotM 560 cv 10 Uma bomba tem a curva do NPSH requerido dada por NPSHr 5175 𝑄 7972 𝑄 com NPSHr m e 𝑄 m3s A instalação está na cota 7770 m o nível da água na cota 7755 m e a temperatura da água é de 20C Determinar a vazão máxima a ser recalcada de modo que a folga entre o NPSHd e o NPSHr seja de 30 m Considere o comprimento da tubulação de sucção de 42 m com diâmetro de 100 mm Na sucção há também uma válvula de pé com crivo e uma curva de 90 O material da tubulação é metálico 𝐶 140 R Q 00202 m3s 11 Um tanque cilíndrico aberto de 10 m de diâmetro está sendo esvaziado por um tubo de 50 mm de diâmetro e 40 m de comprimento com entrada em aresta viva K 05 para o qual f 0025 e descarregando na atmosfera Determine o tempo necessário para que a diferença entre o nível dágua no tanque e o nível na saída do tubo reduza de 20 m para 10 m R t 140 s 12 Uma tubulação de aço tem 750 m de extensão e 100 mm de diâmetro com a espessura da parede de 75 mm Ela transporta óleo a uma velocidade de 10 ms e possui uma válvula de controle na extremidade a jusante A válvula se fecha em 10 s Considere para o aço 𝐸 205 10 N m e para o óleo 𝜌 950 kg m e 𝐵 067 10 N m Determine a A velocidade do som no meio b Se o fechamento com duração de 1s é brusco ou lento c A pressão de surto na válvula R c 822 ms fechamento brusco p 780975 kPa