Análise de Sistemas Hidráulicos de Tubulações

CAPÍTULO 4 SISTEMAS HIDRÁULICOS DE TUBULAÇÕES 41 Dispõese de dois reservatórios interligados e mantidos em níveis constantes conforme a figura abaixo Sabendose que o escoamento é frânco turbulento que toda tubulação é do mesmo material e diâmetro que as perdas localizadas são desprezíveis determinar o aumento percentual da vazão de I para II quando se abre o registro R Os comprimentos AB BC BD e DE são iguais os ramos BC e BD estão no plano horizontal Utilize uma equação de resistência na forma ΔH KQ² ΔQ 155 42 Por uma tubulação de 300 mm de diâmetro e 1500 m de comprimento passa uma vazão de 70 Ls de água Na sua extremidade de jusante a tubulação se divide em dois trechos de 150 mm de diâmetro que descarregam livremente na atmosfera Em um destes trechos de 400 m de comprimento 13 da vazão que entra na extremidade de montante é distribuída ao longo da tubulação com uma vazão por unidade de comprimento uniforme e no outro de 800 m de comprimento 23 da vazão que entra é distribuída Uniformemente ao longo do trecho com uma vazão por unidade de comprimento uniforme Adotando para todas as tubulações um fator de atrito f 0020 e supondo que todo o sistema está em um plano horizontal determine a diferença de carga entre as seções de entrada e saída do sistema Despreze as perdas singulares e as cargas cinéticas ΔH 1335 m 43 Com os dados da figura e sabendo que somente o trecho B2C tem distribuição em marcha com taxa constante q Lsm determine a a vazão de distribuição em marcha por metro de tubo para que o trecho CD transporte uma vazão de 20 Ls b o diâmetro do trecho AB considerando a perda de carga no registro de globo aberto despreze as outras perdas localizadas e as cargas cinéticas Dados Trecho Comprimento m Diâmetro pol C Coeficiente Vazão Ls AB 118 80 BIC 1200 8 100 15 B2C 1000 6 100 CD 1500 10 130 20 q 00056 Lsm D 025 m 5456 A 15 Ls 1 B q 2 20 Ls C D 44 No trecho AB do sistema mostrado na figura existe uma distribuição em marcha constante com vazão por unidade de comprimento q 0004 Lsm No ponto B existe um registro parcialmente fechado que provoca uma perda localizada para a vazão de escoamento de 15 m O material das tubulações é ferro fundido novo Com os dados da figura determine a vazão Qc Use a equação de HazenWilliams e despreze as cargas cinéticas e as demais perdas localizadas Qc 343 Ls 45 Calcular o tempo necessário para o esvaziamento completo do reservatório prismático de 20 m² de área sabendo que a tubulação AB de 10u m de comprimento 10 de diâmetro e coeficiente de rugosidade da equação de HazenWilliams C 100 perde água a uma vazão que passa pelo registro quando este parcialmente fechado provoca uma perda de carga localizada de 10 m Despreze a carga cinética e as perdas localizadas T 306 min 46 No sistema hidráulico mostrado na figura determine a velocidade média no trecho AB Assuma para as três tubulações um fator de atrito constante f 0022 Despreze as perdas localizadas VAB 084 ms 47 As tubulações mostradas na figura têm todas 4 de diâmetro e coeficiente de rugosidade C 120 Para uma vazão de entrada Q0 16 Ls e uma vazão de distribuição q 001 Lsm determine a vazão que passa pelo registro quando este parcialmente fechado provoca uma perda de carga localizada de 10 m Despreze a carga cinética e as demais perdas localizadas Q 76 Ls 48 A tubulação AD de 300 mm de diâmetro e coeficiente de rugosidade da fórmula de HazenWilliams igual a C 110 é destinada a conduzir água do reservatório 1 para o reservatório 2 bem como atender aos moradores localizados ao longo do trecho BC que consomem uma vazão de 005 Lsm Sabendo que no ponto B a cota do terreno é 1080 m e a pressão 12740 kPa determine as vazões nos trechos AB e CD e o NA no reservatório 2 Despreze as perdas localizadas e as cargas cinéticas QAB 0114 m³s QCD 0084 m³s NA 11131 m 49 No sistema sérieparalelo mostrado todos os tubos são de um determinado material metálico de 10 cm de diâmetro Se a queda de pressão p₂ p₃ 16388 kPa e a vazão Q na seção 3 for igual a 15 Ls determine a vazão na tubulação de 450 m de comprimento Para água a 20C identifique no diagrama de Moody tipo de escoamento na seção 3 Despreze as perdas de carga localizadas e assume para todas as tubulações o mesmo valor do fator de atrito Dados cota topográfica da seção 2 62050 m e da seção 3 62550 m Utilize a fórmula universal Q 714 Ls escoamento turbulento de transição 411 Em um distrito de irrigação por gotejamento uma tubulação de plástico diâmetro de 25 mm fator de atrito f 0025 em forma de arco de círculo como na figura distribui a vazão de entrada no ponto A com uma taxa de distribuição em marcha constante q O ponto B é uma ponta seca e manômetros instalados na entrada A e na ponta seca B acusam pressões respectivamente de Pᴀ 147 kPa e Pᴮ 686 kPa As cotas topográficas dos pontos A e B são respectivamente 86100 m e 86300 m Determine a taxa de distribuição de vazão em marcha q Despreze a carga cinética e as perdas localizadas q 243410² Lsm 412 No sistema sérieparalelo mostrado todos os tubos são de ferro fundido em uso com cimento centrifugado de 75 cm de diâmetro Se a queda de pressão total p₁ p₂ 150 kPa determine a vazão Q em m³h para água a 20C Identifique no diagrama de Moody o tipo de escoamento na seção 2 Despreze as perdas de carga localizadas e assume para todas as tubulações o mesmo valor do fator de atrito Dados cota topográfica da seção 1 72050 m e da seção 2 72550 m Utilize a fórmula universal Q 3016 m³h escoamento turbulento de transição Cap 4 Sistemas Hidráulicos de Tubulações 29 417 No sistema de transporte de água mostrado na figura a tubulação AB de 6 de diâmetro e 1200 m de comprimento tem uma taxa de distribuição em marcha constante e igual a q1 002 Lsm Todas as tubulações têm coeficiente de rugosidade da equação de HazenWilliams igual a C 130 Com os dados da figura determine a taxa de distribuição em marcha q2 na tubulação de 4 de diâmetro e 1000 m de comprimento Despreze as cargas cinéticas nas tubulações e as perdas localizadas q2 00056 Lsm 5200 4 1000 m 1200 m q1 10 Ls q 418 No sistema hidráulico mostrado na figura a partir do ponto B existe uma distribuição em marcha de vazão constante e igual a q 001 Lsm As tubulações de 8 de diâmetro têm coeficiente de rugosidade C 120 Determinar a carga de pressão disponível no ponto B e a vazão que chega ao reservatório 2 Despreze as perdas localizadas e as cargas cinéticas PBγ 1222 mH2O Q 20 Ls 1 12000 Exercícios de Hidráulica Básica 30 419 Uma tubulação transporta água entre dois grandes reservatórios mantidos em níveis constantes A tubulação de 750 m de comprimento e 020 m de diâmetro possui nos últimos 300 m um trecho em paralelo de mesmo comprimento e diâmetro Uma válvula é instalada em um dos dois tramos de 300 m de comprimento Se a vazão total transportada pelo sistema é reduzida em 5 pelo fechamento parcial da válvula determine a perda de carga localizada na válvula em termos da nova velocidade neste trecho Adote um fator de atrito constante f 0028 Sugestão utilize a equação de resistência na forma ΔH KQ2 ΔHval 612 V2 420 Faz 45 anos que uma longa adutora de ferro fundido com 6 de diâmetro foi construída ligando dois grandes reservatórios mantidos em níveis constantes Com o passar do tempo a tubulação envelheceu devido ao aumento da rugosidade estimase hoje que o coeficiente de rugosidade seja C 90 e a capacidade de vazão foi reduzida Desejase através da colocação de uma tubulação nova de ferro fundido em paralelo com a antiga e de mesmo comprimento obter uma vazão total do sistema cerca de 10 maior do que a vazão inicial de 45 anos atrás Determine usando a equação de HazenWilliams o diâmetro a ser usado na nova adutora Despreze as cargas cinéticas e as perdas de carga localizadas D 4 Cap 4 Sistemas Hidráulicos de Tubulações 31 423 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 Material das tubulações aço soldado com revestimento especial Q 4034 Ls NA 49983 m 424 Para o esquema mostrado na figura no qual na tubulação AB há uma distribuição em marcha com vazão uniforme q 0003 Lsm determine a gama de valores da vazão de saída Qb de modo que entre as perdas de carga nas tubulações exista a relação ΔHAB 4ΔHCB Coeficiente de rugosidade das tubulações C 100 Despreze as perdas localizadas e as cargas cinéticas 428 QB 1472 Ls Q 1641 Ls q 010 Ls Q 1457 Ls