Terceira lista de exercício 1. A água escoa por um tubo cuja seção 1 tem uma área igual a 1140,1 cm² (DN = 16 aço 40 com Dint = 381 mm) para uma seção 2 cuja área é igual a 509,1 cm² (DN = 10 aço 40 com Dint = 254,5mm). Sabendo que em 1 a pressão é de 4,5 kgf/cm² e a elevação 90m, e que em 2 a pressão é de 3,38 kgf/cm² com uma elevação de 65m, calcule a vazão em litros por segundo, sabendo que a perda de carga entre as seções 1 e 2 é igual a 26,2m. Dado: = 9800N/m³ 2. De uma pequena barragem, parte uma canalização de 250 mm de diâmetro interno, com poucos metros de extensão, havendo depois uma redução para 125 mm; do tubo de 125 mm, a água passa para a atmosfera sob forma de jato. A vazão foi medida e encontrando-se 125 L/s. Sabendo que a perda de carga total é aproximadamente igual a 2,7 m, pede-se calcular: a. a altura H de água na barragem; b. a pressão na seção 1 nas escalas efetiva e absoluta, sabendo que v1 não é nula e que a perda de carga de 0 a 1 é igual a 0,93m; c. a potência bruta do jato. Dados: peso específico da água igual a 9800 kg/m³ e pressão atmosférica local igual a 95200 N/m². 3. Uma tubulação vertical de 150 mm de diâmetro apresenta, em um pequeno trecho, uma seção contraída de 75 mm, onde a pressão é de 10,3 mca. A três metros acima desse ponto, a pressão eleva-se para 14,7 mca. Calcular as velocidades e a vazão sabendo que o coeficiente de vazão (Cd) é igual a 0,95. 1
4. Considerando que no ponto S do sifão da figura a pressão não deve cair abaixo de 32 kpa (abs) e que para esta pressão limite a perda de carga de (A) a (S) é 0,300 m e de (S) a (B) é 0,377 m, calcule: a. A velocidade média do escoamento; b. A máxima altura do ponto S em relação ao ponto (A) Dados: p atm = 100 kpa; água = 9800 N/m³ 5. Considere o escoamento d água com massa específica igual a 1000 kg/m³ no trecho de uma instalação representado a seguir. Na seção 1 de diâmetro interno igual a 210 mm a pressão estática é igual a 224 kpa e a velocidade média igual a 0,850 m/s. A seção 2 encontra-se a 3 m acima e tem um diâmetro interno igual a 86 mm. Sabendo que a perda de carga neste trecho é igual a 1,2 m, calcule a pressão estática na seção 2. 2
6. Seja um tubo alimentado a partir de um reservatório como mostra a figura a seguir. Inicialmente o escoamento se dá por gravidade e a vazão é controlada por uma válvula borboleta. Se a vazão obtida é 120 L/minuto para a válvula totalmente aberta, calcule a pressão no ponto 2. Dados: g m 9,8 ; H s 2 p1 2 0,96m; D tubo 5cm 7. Considerando o Venturi da questão anterior calcule a variação de pressão entra a seção de entrada do Venturi e a sua garganta p p. Dado: A A g arg anta entrada_ venturi 0,25 entrada_ venturi g arg anta 3
8. A instalação de uma torneira num edifício em São José dos Campos que tem uma latitude de 23,1 0 e altitude de 598,3 m (g = 9,8 m/s²) segue o esquema ilustrado na figura a seguir: a. Considerando que a água encontra-se a uma temperatura de 40 0 C, pede-se determinar a pressão no ponto P no sistema internacional, considerando o mesmo fechado por um buchão, ou seja, a água encontra-se parada. b. Após instalar a torneira e estando esta aberta, tem-se uma vazão de 1,2 L/s. Sabendo que a área na saída da torneira é igual a 2,3 cm², determine a perda de carga na instalação que apresenta um escoamento em regime permanente. 9. Uma caixa d água de 10000 litros precisa ser cheia num tempo de 4 horas. A tubulação é de PVC soldável e tem um diâmetro interno de 21,6 mm e uma área de seção livre igual a 3,67 cm 2. Considerando que a água encontra-se a 28 0 C, pede-se: a. a vazão de escoamento; b. a vazão em massa do escoamento; c. a velocidade média do escoamento; d. o tipo de escoamento observado no tubo (laminar, transição ou turbulento). 4
10. O conduto da figura tem diâmetro interno igual a 100 mm e a pressão no manômetro é pm = 0,24 kgf/cm². As perdas de carga entre as seções 1 e 2 e entre as seções 4 e 5 são desprezíveis. O fluido é a água com peso específico igual a 9800N/m³. Determinar: a) a vazão; b) a perda de carga na tubulação; c) o tipo de máquina; d) a potência hidráulica (N) e a potência da máquina (Nm) sabendo que seu rendimento é 72%. 5
12. A instalação de bombeamento representada a seguir transporta água ( = 995 kg/m³) com uma vazão de 5 L/s. Sabendo que a instalação tem um único diâmetro interno igual a 63 mm, que a aceleração da gravidade é igual a 9,8 m/s², que a pressão na entrada da bomba, registrada pelo vacuômetro, é de -55870 N/m² (ou Pa), que a pressão na saída da bomba, registrada pelo manômetro, é 101870 Pa e que a variação de cotas entre a seção de entrada e saída da bomba é desprezível, pede-se: a. a carga manométrica (HB) da bomba; b. a perda de carga antes da bomba; c. a perda de carga depois da bomba 6
14. Para a instalação hidráulica esquematizada a seguir, sabendo que a tubulação é de aço de espessura 40 de D nominal = 3 (D int = 77,9 mm e A = 47,7 cm²) e que a perda de carga entre as seções (0) e (2) é igual a 1,4 m, pede-se determinar a vazão de escoamento. 7