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Lista de condutos forçados, Exercícios de Hidráulica

Universidade Positivo (UP)Hidráulica

Lista de exercícios de condutos forçados

Tipologia: Exercícios

2021

Compartilhado em 04/12/2021

rafael-souza-q8d
rafael-souza-q8d 🇧🇷

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HIDRÁULICA – HIDR72
Professora Dr. Ariane Andreola
Engenharia Ambiental e Sanitária - 5ª fase
LISTA II – CONDUTOS FORÇADOS
1. Em uma nova instalação sanitária em uma indústria, estimou-se a geração de 11200L de esgoto por dia.
Sabendo que pode ocorrer deposição de sedimentos ao longo do escoamento, deseja-se manter a
velocidade deste escoamento acima de 0,6m/s. Pergunta-se, qual o diâmetro mínimo de tubulação que deve
ser usado para atender as necessidades do sistema? [R: D= 0,016 m]
2. No sistema abaixo é requerida uma vazão de 0,2 L/s no chuveiro (CH) indicado no ponto 05. Verifique se
com a configuração apresentada é possível obter uma pressão no chuveiro de 1 m.c.a, sabendo que são
requeridas as vazões LR= 0,09, TQ= 0,10, BS= 0,05 e LV= 0,05 L/s. O diâmetro nominal do trecho 1-2 é de
25 mm e no restante é de 20 mm, sendo a tubulação em PVC. Caso não seja possível garantir essa pressão
no chuveiro, indique alternativas para resolver o problema. [R: h1-2 = 0,206 m.c.a; h2-4 = 0,532 m.c.a;
h3-4 = 0,167 m.c.a; h4-5 = 0,498 m.c.a; ht = 1,404 m.c.a.]
3. Um reservatório de água será instalado em um setor de uma indústria para alimentar uma máquina qualquer.
A máquina deverá operar 14 horas por dia, e consumirá 0,1 m³/s. Ao final do dia de trabalho, o reservatório
fica praticamente esgotado, devendo ser preenchido novamente durante o tempo de “descanso” da máquina.
Dessa forma, pede-se:
a) Qual a vazão mínima necessária para alimentar o reservatório? [R: Q = 0,14 m³/s]
b) Qual o diâmetro mínimo de tubulação que deve ser usado para alimentar o reservatório a 0,5m/s?
[R: D =0,597 m]
c) Sabendo que o fornecedor de tubos dispõe dos diâmetros comerciais 350 mm, 400 mm e 450 mm. Pergunta-
se, a qual velocidade o reservatório será suficientemente cheio para as três opções de tubos.
[R: v1 = 1,45m/s; v2 = 1,11m/s v3 = 0,88m/s]
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HIDRÁULICA – HIDR7 2 Professora Dr. Ariane Andreola Engenharia Ambiental e Sanitária - 5ª fase

LISTA II – CONDUTOS FORÇADOS

  1. Em uma nova instalação sanitária em uma indústria, estimou-se a geração de 11200L de esgoto por dia. Sabendo que pode ocorrer deposição de sedimentos ao longo do escoamento, deseja-se manter a velocidade deste escoamento acima de 0,6m/s. Pergunta-se, qual o diâmetro mínimo de tubulação que deve ser usado para atender as necessidades do sistema? [R: D= 0,016 m]
  2. No sistema abaixo é requerida uma vazão de 0,2 L/s no chuveiro (CH) indicado no ponto 05. Verifique se com a configuração apresentada é possível obter uma pressão no chuveiro de 1 m.c.a, sabendo que são requeridas as vazões LR= 0,09, TQ= 0,10, BS= 0,05 e LV= 0,05 L/s. O diâmetro nominal do trecho 1-2 é de 25 mm e no restante é de 20 mm, sendo a tubulação em PVC. Caso não seja possível garantir essa pressão no chuveiro, indique alternativas para resolver o problema. [R: h1-2 = 0,206 m.c.a; h2-4 = 0,532 m.c.a; h3-4 = 0,167 m.c.a; h4-5 = 0,498 m.c.a; ht = 1,404 m.c.a.]
  3. Um reservatório de água será instalado em um setor de uma indústria para alimentar uma máquina qualquer. A máquina deverá operar 14 horas por dia, e consumirá 0,1 m³/s. Ao final do dia de trabalho, o reservatório fica praticamente esgotado, devendo ser preenchido novamente durante o tempo de “descanso” da máquina. Dessa forma, pede-se: a) Qual a vazão mínima necessária para alimentar o reservatório? [R: Q = 0, 14 m³/s] b) Qual o diâmetro mínimo de tubulação que deve ser usado para alimentar o reservatório a 0,5m/s? [R: D =0,597 m] c) Sabendo que o fornecedor de tubos dispõe dos diâmetros comerciais 350 mm, 400 mm e 450 mm. Pergunta- se, a qual velocidade o reservatório será suficientemente cheio para as três opções de tubos. [R: v 1 = 1,45m/s; v 2 = 1,11m/s v 3 = 0,88m/s]
  1. Uma canalização de ferro com 1500m de comprimento e 200 mm de diâmetro descarrega em um reservatório 50 L/s. Calcular a diferença de nível entre a represa e o reservatório, considerando todas as perdas de carga (distribuídas (Hazen-Williams) e localizadas (expressão geral)). Na linha existem 1 entrada normal, 4 curvas de 90°, 4 de 45°, 2 registros abertos e uma saída. C = 100. [R: ∆𝒉^ ′= 31,64 m; ∆𝒉^ ′′= 0,555 m; hf = 32,20 m]
  2. Um reservatório alimenta dois ramais de fornecimento de água (os quais não operam juntos, ou seja, quando um ramal é abastecido, o outro fica fechado). No primeiro trecho (comum aos dois ramais) o diâmetro da tubulação é de 100 mm, se estende por 800 m e existem: 1 entrada com borda, 3 joelhos de 90° e 3 curvas de 90°. Ao final deste primeiro trecho existe um T, o qual divide o fornecimento entre os dois ramais. O segundo trecho A de 100 mm, se estende por 600 m e conta com 2 curvas de 45° ao longo de seu percurso. O segundo trecho B de 100 mm, se estende por 700 m e conta com 4 curvas de 45 ° e 2 curvas de 90° ao longo do seu percurso. Quando o trecho A está sendo alimentado, a vazão estabelecida pelo sistema é de 7 L/s. Por outro lado, quando o trecho B está sendo alimentado, a vazão estabelecida pelo sistema é de 9 L/s. Desta forma, defina a diferença de cota entre o reservatório e os pontos de distribuição dos ramais A e B. C =
    [R: 1A: ∆𝒉^ ′= 19,06 m; ∆𝒉^ ′′= 0,23 m; hfR-2A = 19,3 m; 1B: ∆𝒉^ ′= 32,50 m; ∆𝒉^ ′′= 0,522 m; hfR-2B = 33,02 m]
  3. Seja o croqui apresentado abaixo. Estime quais serão as vazões máximas disponíveis em todos os pontos se as tubulações forem de PVC ou então de aço galvanizado. (utilize o método de comprimentos equivalentes)

[R: PVC: QA = 0.675 L/s, QB = 0.536 L/s, QC = 0.483 L/s, QD = 0.483 L/s, QE = 0.733 L/s, QF = 0.652 L/s]

[R: AÇO: QA = 0.55 L/s, QB = 0.442 L/s, QC = 0.446 L/s, QD = 0.469 L/s, QE = 0.687 L/s, QF = 0.618 L/s]

  1. O sistema hidráulico apresentado na figura é constituído por dois reservatórios e um ponto de descarga no nó A, onde a cota do terreno é 130 m existe a necessidade de se manter pressão dinâmica disponível mínima de 12 mca neste ponto. Nestas condições, quais seriam as vazões a serem mantidas em cada trecho? (Admitir tubos de ferro fundido de C = 100). [R: Qa=0,3m³/s; Q1=0,2276m³/s; Q2=0,0763m³/s]
  2. No esquema abaixo, deve-se calcular a cota requerida do N.A. do reservatório R3, para que seja mantida uma vazão do trecho X-R2 de 100 l/s. Sabe-se que a cota da linha da carga no nó X é de 300 m. Adotar C = 100 para todas as canalizações. [R: Q1 = 0,2562 m3/s; Q3 = 0,1562 m3/s e ZB = 271,09 m]
  3. O sistema abaixo é constituído por quatro reservatórios interligados entre si. Desta forma, determine as vazões que chegam ou partem de cada um dos reservatórios com base nos dados apresentados na figura: [R: Para ZB = Z2 = 73; Q1 = 0,3365 m3/s Q2 = 0 m3/s Q3 = 0,0362 m3/s Q4 = 0,51757 m3/s ] [R: Para ZB = 83; Q1 = 0,262 m3/s Q2 = 0,12133 m3/s Q3 = 0,051 m3/s Q4 = 0,1902 m3/s] [R: Para ZB = 79; Q1 = 0,29375 m3/s Q2 = 0,06329 m3/s Q3 = 0,045793 m3/s Q4 = 0,17777 m3/s]
  1. No sistema a seguir encontramos três tubulações novas de ferro fundido, sendo a primeira com 300 mm de diâmetro e 360 m de comprimento; a segunda com 600 mm de diâmetro e 600 metros e a terceira com 450 mm em 450 metros. A vazão exigida para o transporte é de 226 L/s. Calcule o desnível mínimo H entre os reservatórios, necessário para realizar esta operação. (Usar Hazen-Williams - C = 100) [R: ∆h = 21,13 m]
  2. Um sistema de tubulações em série é constituído de 1800 m de canos de 50 cm de diâmetro, 1200 m de canos com 40 cm e 600 m com 30 cm. Com base nestes valores, determine: a. O comprimento equivalente de uma rede constituída de canos de diâmetro único de 40 cm, do mesmo material. [R: Leq = 4242,76 m] b. O diâmetro equivalente de uma tubulação para uma canalização de 3600m de comprimento. O material da tubulação é PVC. [R: D = 0,3867 m]
  3. Uma tubulação de 20 mm de diâmetro, 400m de comprimento e coeficiente de Hazen-Willians de 120 conduz água entre dois reservatórios, cuja diferença de nível é de 40 m.
  1. Uma adutora interliga dois reservatórios cuja diferença de nível é de 15,0 m. Esta adutora é composta por dois trechos ligados em série, sendo o primeiro de 1000 m de extensão e diâmetro de 400 mm e o outro 800 m de comprimento e 300 mm de diâmetro, sendo ambos fabricados em PVC novo (C=130). Desconsiderando as perdas de carga localizadas, determine: a. A vazão que escoa entre os dois reservatórios; [R: Q = 0,1534 m3/s] b. Calcular a nova vazão se for instalada, paralelamente ao trecho, uma tubulação com 1900 m de comprimento, 250 mm de diâmetro e com o mesmo coeficiente da equação de Hazen-Willians dos tubos citados anteriormente. [R: QT = 0,1278 m3/s]
  2. O sistema de reservatórios a seguir apresenta uma vazão de 0,1519 m³/s no trecho AD. Os dados referentes ao material e a dimensão em cada trecho são ilustrados na tabela a seguir.

Trecho L(m) D(mm) C AD 1000 300 140 DB 800 300 130 DC 1000 400 120

Com base nestas informações, calcule: a. O valor da cota piezométrica no ponto D; [R: ZD = 87,72 m] b. O valor e o sentido das outras duas vazões. [R: QB = 0,064 m 3 /s; QC= 0,216 m 3 /s]

  1. Numa estação de tratamento de água existe um a aerador constituído por um tubo de diâmetro nominal interno de 300 mm, perfurado em 20 locais, onde estão colocados 20 bocais geradores de repuxo tipo aspersores, conforme esquema a seguir. Calcular a perda de carga no tubo A-B para uma vazão de 55L/s, considerando que toda água sai por esses bocais. [R: hf = 0,011 m]