HIDRÁULICA E HIDROLOGIA Lista 01 Prof. Esp. Flaryston Pimentel de S. Coelho 1. Uma tubulação nova de aço com 10 cm de diâmetro conduz 757 m 3 /dia de óleo combustível pesado à temperatura de 33 0 C (ν = 7,7.10-5 m 2 /s). Determine o regime de escoamento deste fluído: 2. Um conduto e constituído por dois trechos, com diâmetros de 0,25 e 0,20 m, como mostra a figura abaixo. Sabendo-se que a pressão no ponto A é de 1,5 Kgf/cm 2 e que a velocidade no trecho de maior diâmetro é de 0,6 m/s, calcule a vazão no conduto e a pressão no ponto B. (Supor movimento sem atrito e carga cinética desprezível). 3. Uma tubulação horizontal transporta 850 l/s de água. Em A tem ela o diâmetro de 450 mm e a pressão de 0,700 Kg/cm 2 ; em B, o seu diâmetro é de 900 mm e a pressão de 0,763 Kg/cm 2. Calcular a perda de carga entre os dois pontos. 4. Um tubo de 300 mm está ligado por meio de uma redução, a outro de 100 mm, como mostra a figura abaixo. 0s pontos 1 e 2 acham-se à mesma altura, sendo a pressão em 1 de 2,1 Kgf/cm 2, Q = 28,3 L/s e 0,21 Kgf/cm 2 perda de energia entre 1 e 2. Calcular a pressão de água que escoa no ponto 2: 5. O diâmetro de uma tubulação aumenta gradualmente de 150 mm em A, a 450 mm em B, estando A 4,5 m abaixo de B. Se a pressão em A for de 0,7 Kgf/cm 2 e em B de 0,490 Kgf/cm 2, e a descarga de 140 L/s. Determine a perda por atrito entre os dois pontos? 6. A água flui do reservatório (A) ao ponto (B) do esquema a seguir. No ponto (B) encontra-se um aspersor funcionando à pressão de 3,0 Kgf/cm 2 e vazão de 5,0 m 3 /h. Sendo a tubulação de uma polegada de diâmetro (2,54 cm), qual a perda de carga que esta ocorrendo de (A) a (B)?
7. Calcular a vazão e a pressão nos pontos (A) e (B) do esquema abaixo: Dados: - diâmetro do tubo 5 cm - perda de carga do reservatório ao ponto A = 3,5 m - perda de carga do ponto A ao ponto B = 4,5 m - perda de carga do ponto B ao ponto C = 6,0 m 0bs.: Considerar o sistema em funcionamento 8. Uma tubulação de ferro fundido com leve oxidação de 150 mm de diâmetro conduz água à velocidade de 2,0 m/s à temperatura de 25 0 C (ν = 0,89.10-6 m 2 /s). Qual a perda de carga numa extensão de 600 m? 9. A adutora de ferro fundido ( = 0,4 mm) da figura abaixo possui diâmetro igual a 100 mm, comprimento de 500 m e conduz água à temperatura ambiente. Estime a perda de carga localizada proporcionada pela válvula V para que a vazão seja de 12 L/s. OBS: Considere ν = 10-6 m 2 /s. 10. Uma canalização de ferro fundido novo, com 250 mm de diâmetro é alimentada por um reservatório cujo nível está na cota 220. Calcular a pressão no ponto de cota 180, a 1500m do reservatório, para a vazão de 40 L/s. (Usar Hazen-Williams).
11. Um reservatório cujo nível d água está localizado na cota 100 abastece o ponto (1) a 1000 m de distância, localizado na cota 51, através de uma adutora de cimento amianto (C = 140) de 100 mm de diâmetro, com uma pressão de chegada de 10 m.c.a., como mostra o esquema abaixo. Calcule o diâmetro teórico para que a adutora de PVC (C = 150) abasteça o ponto (2) a 500 m de distância, localizado na cota 61, com uma pressão de chegada de 5,0 m.c.a., e com a metade da vazão da adutora que abastece o ponto (1). Despreze as perdas localizadas e a carga cinética. 12. O esquema, a seguir, consta de um conjunto de reservatórios, os quais estão interligados por uma tubulação de ferro fundido com leve oxidação (ε = 0,3 mm). A vazão transportada é de 1,2 L/s e o diâmetro da tubulação é de 50 mm. A tubulação possui os seguintes acessórios: (Utilize as tabelas e o Diagrama de Moody) 1 válvula de globo aberta; 1 curva de 90 0 R/D I ½ ; 2 curvas de 45 0. OBS: Considere g = 10 m/s 2 e ν = 10-6 m 2 /s Portanto, pede-se: a) O comprimento equivalente do sistema; b) O fator de atrito (f) do trecho considerado; c) A perda de carga total do sistema. 13. Um sistema de canalizações em série consta de 1800 m de canos de 50 cm de diâmetros, 1200 m de canos com 40 cm e 600 m com 30 cm. Pede-se: a) comprimento equivalente de uma rede de diâmetro único de 40 cm, do mesmo material. b) o diâmetro equivalente para uma canalização de 3600 m de comprimento.
OBS: Use a fórmula de Hazen-Williams e despreze as perdas localizadas nas mudanças de diâmetro. 14. Três canalizações novas de ferro fundido formam a tubulação mista da figura abaixo. Tem a primeira 300 mm de diâmetro em 360 m; a segunda, 600 mm de diâmetro em 600 m; e a terceira, 450 mm em 450 m. Determinar a perda de carga, excluídas as perdas acidentais, para a descarga de 226 L/s. (Usar Hazen-Williams - C = 100) 15. No sistema hidráulico da figura, determinar o diâmetro do trecho (2) e o nível d água N3 do reservatório R3, admitindo que as tubulações sejam de ferro fundido usado (C = 100). 16. No sistema adutor, mostrado abaixo, todas as tubulações são de aço soldado com algum uso (C = 120). O traçado impõe a passagem da tubulação pelo ponto B de cota geométrica 514,40 m. O diâmetro do trecho CD é de 6 (0,15 m) e a vazão descarregada pelo reservatório superior é de 26 L/s. Dimensione os outros trechos, sujeitos a: a) a carga de pressão mínima no sistema deve ser de 2,0 mca; b) as vazões que chegam aos reservatórios E e D dever ser iguais. Despreze as perdas de carga localizadas e as cargas cinéticas.
17. O esquema de adutoras, mostrado abaixo, faz parte de distribuição de água em uma cidade, cuja rede se inicia no ponto B. Quando a carga de pressão disponível no ponto B for de 20 mca, determine a vazão no trecho AB e verifique se o reservatório II é abastecido ou abastecedor. Nesta situação, qual a vazão QB que está indo para a rede de distribuição? A partir de qual valor da carga de pressão em B a rede é abastecida somente pelo reservatório I? Material das tubulações: aço rebitado novo (C = 110); Despreze as perdas localizadas e as cargas cinéticas; Diâmetros: DAB = 8 (0,20 m); DBC = 6 (0,15 m). 18. No sistema de abastecimento d água, mostrado abaixo, o reservatório é abastecido e todas as tubulações têm fator de atrito f = 0,021 e, no ponto B, há uma derivação de 5,0 L/s. Desprezando as perdas de cargas localizadas e as cargas cinéticas, determine a carga de pressão disponível no ponto A e as vazões nos trechos (2) e (3), em paralelo.
GABARITO 1) Re = 1448 Laminar 2) Q = 29,45 l/s; pb/ƴ = 25 mca 3) h = 0,74 mca 4) p2/ƴ = 18,2 mca 5) h = 0,76 mca 6) h = 24,6 mca 7) Q = 6,15 L/s; PA/ƴ = 6,0 mca; PB/ƴ = - 9,0 mca 8) h = 19,6 mca 9) h = 8,0 mca 10) p/ƴ = 35,7 mca 11) D = 66,8 m 12) Lv = 63,8 m; f = 0,035; ht = 0,83 mca 13) Le = 4.243 m; De = 38,7 cm 14) h = 20,9 mca 15) D2 = 110 mm; N3 = 581,4 mca 16) DAB = 0,20m; DBC = 0,15m; DCE = 0,10m 17) QAB = 42,9 L/s abastecido 18) pa/ƴ = 21,2 mca; Q(2) = 8,1 L/s; QB = 28 L/s; pb/ƴ >= 15 mca Q(3) = 16,9 L/s