HIDROLOGIA E HIDRÁULICA

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Um conduto cilíndrico interliga dois tanques de cerveja artesanal a uma velocidade constante e com diferença de 10 metros entre suas cotas. O fluido dentro dos tanques é mantido a uma pressão de 101.325 Pa e ocupa 95% da área do conduto quando transportado. Defina que tipo de escoamento ocorre nesse conduto e quais são os principais parâmetros que devem ser levados em consideração em seu cálculo de dimensionamento ou verificação.
Ocorre escoamento à superfície livre, pois 101.325 Pa é o valor médio da pressão atmosférica, além disso o conduto não está completamente preenchido pelo fluido. Os principais parâmetros para cálculo do conduto são a vazão que se deseja escoar e a diferença de cota entre os tanques.
Para um conduto cilíndrico de raio R, calcular a área molhada, o perímetro molhado e o raio hidráulico em duas situações: ( conduto completamente cheio de água e (2) conduto 50% preenchido. Identificar o escoamento que ocorre em cada uma das situações e qual escoamento é mais influenciado pelas paredes do contorno sólido.
b) A1 = πR2; PM1 = 2πR, RH1 = R/2, escoamento em conduto forçado
 A2 = (πR2)/2; PM2 = πR, RH2 = R/2, escoamento à superfície lívre.
O tanque tem uma entrada e uma saída de água. Determine a altura H do tanque em função da área A, velocidade de entrada V1 em um bocal com diâmetro d1 e velocidade de saída V2 em um bocal com diâmetro d2, após um intervalo de tempo t, sendo que o tanque se encontrava vazio. Determine também o tempo de enchimento do tanque conforme os dados:
H = 10m; A = 2,5m2 V1 = 0,7m/s; d1 = 20cm; V2 = 3m/s; d2 =15 cm.
H = (V2d22 – V1d12)tπ/4A 806 segundos.
De uma grande barragem, parte uma canalização de 250mm de diâmetro, de onde a água passa para a atmosfera sob a forma de jato. A vazão deste jato é 360L/s. Calcular a velocidade Vj do jato e a altura (H) na barragem. Considere que não há perda de energia no processo e que a velocidade de decaimento do nível da barragem é nula.
Vj = 7,33m/s e H =2,74m.
Uma tubulação vertical de 200mm de diâmetro apresenta, em um pequeno trecho, uma seção contraída de 100mm, onde a pressão é de 1 atm. A 4 metros acima desse ponto, a pressão eleva-se para 18mca. Calcular a velocidade e a vazão no trecho de diâmetro 200mm. Considerar escoamento permanente e sem perda de energia.
V = 3,91m/s e Q = 0,12m3/s.
Qual a perda de carga singular em um conduto de 100 m, diâmetro de 100 mm, com um fluido escoando a 2 m/s, apresentando as seguintes singularidades rosqueadas na tubulação: válvula globo totalmente aberta e cotovelo de 45º com raio normal?
1, 22 m.
O que acontece com a perda de carga singular do escoamento anteriormente mencionado se a viscosidade do fluido que escoa aumentar em 20% e se a válvula globo for totalmente fechada?
 A perda de carga singular depende apenas de fatores geométricos das singularidades, logo qualquer mudança na viscosidade do fluido afetará apenas a perda de carga linear.
Qual o comprimento equivalente das perdas de cargas singulares da tubulação anteriormente citada, considerando que o tubo perde linearmente 0,135 m de carga por metros de tubulação?
9 m.
Qual o erro relativo da perda de carga linear em comparação com a perda de carga total?
8,28%.
Qual o valor do fator de atrito f na tubulação anteriormente citada? Qual valor do somatório de Ks tornaria a perda de carga singular idêntica à perda de carga linear?
b) 0,066 e 66,2.
Água a 20 ºC escoa por um tubo inclinado de 8 cm de diâmetro. Nas seções A e B, são obtidos os seguintes dados: PA = 186 kPa, VA = 3,2 m/s, ZA = 24,5 m, PB = 260 kPa, QB = 0,016 m³/s e ZB = 9,1 m. Qual é o sentido do escoamento? Qual é a perda de carga em metros?
A para B, hp = 7,86m.
Considere as seguintes informações sobre um conduto de ferro fundido: o fluido que nele escoa está em regime turbulento rugoso, o conduto possui um raio de 0,25 metros e o fator f se alterou de 0,01665 para 0,02476 ao longo de 20 anos. Qual é coeficiente de envelhecimento desse conduto?
0,000063 m/ano
Quanto ao fator de perda de carga f pode-se dizer que as afirmações a seguir:
I) O escoamento laminar tem o gradiente de pressão ao longo do comprimento do escoamento quando o Número de Reynolds é menor que 4100.
II) O escoamento turbulento liso, o escoamento é turbulento e o conduto é hidraulicamente liso e afeta diretamente o valor do fator f. Aonde:
III) O fator f por Colebrook-White, combinam duas equações abarcando o turbulento vindo do laminar e a transição entre turbulento liso e rugoso é representado por:
Pode-se dizer que:
Somente III está correta
Os condutos são projetados para durar, em média, 50 anos. A rugosidade de um conduto varia ao longo do tempo. Com o passar dos anos, diversos materiais se incrustam nos condutos, ou ocorre a corrosão de suas paredes, alterando o valor da sua rugosidade.  Observando o material, pode-se colocar na ordem correta do que tem mais rugosidade e menos rugosidade​​​​​​​:
Madeira aduela; ferro galvanizado novo; aço chapa metálica nova; borracha alisada; aço inoxidável novo
A interação entre a rugosidade e a camada-limite é fundamental para a compreensão de como a perda de carga se dá em diferentes condutos. Segundo a figura, pode-se afirmar que:
I. Regiões próximos a parede no escoamento turbulento são: subcamada viscosa, camada externa e camada intermediária ou de superposição.
II. A zona do perfil de velocidades governada pela lei logarítmica é denominada zona inercial.
III. Se a rugosidade for maior do que a subcamada viscosa, o escoamento é definido como hidraulicamente liso.
I e II estão corretas
Quando a carga hidráulica que entra em uma máquina hidráulica é maior se comparada com a carga que sai, estamos tratando de qual equipamento? Justifique.
Trata-se de uma turbina, pois a turbina converte uma parte da carga hidráulica que entra em energia mecânica, logo o escoamento fica defasado dessa energia que foi convertida, portanto a carga que sai é menor do que a que entra.
Qual é o conceito de curva de estrangulação?
A curva de estrangulação aponta a variação da energia cedida ao sistema pela bomba, vinculando uma altura de carga hidráulica fornecida em função da vazão que passa pela bomba, sendo que a carga hidráulica decresce com o aumento da vazão.
Uma moto-bomba centrífuga, com sucção não afogada, apresenta cavitação. Consultado, o fabricante garantiu que o NPSH requerido para as condições da instalação em questão não ultrapassa 4,2 m. As condições são as seguintes:
• A pressão atmosférica local é 103 325 Pa
• A pressão de vapor da água é de 0,25 mca
• As perdas de carga na aspiração, para a vazão de operação, totalizam 2,5 m
• As perdas de carga no recalque, para a vazão de operação, totalizam 3,7 m
• O peso específico da água é de 9.806 N/m²
Para eliminar a cavitação, com uma folga de segurança de 25% no NPSH, a altura de sucção deve ser:
2,54 m.
Qual é o conceito de curva de canalização?
A curva da canalização aponta a variação da energia necessária ao sistema, vinculando uma altura de carga hidráulica requerida em função da vazão que passa pela canalização do sistema.
Qual é o conceito de ponto de funcionamento de um sistema?
O ponto de funcionamento é quando a energia fornecida é igual a energia necessária para que dada vazão seja bombeada.
O primeiro passo para você entender uma rede de distribuição de água (RDA) é conhecer as duas formas nas quais diferentes condutos podem se associar: em série ou em paralelo. Quanto aos condutos em série e paralelo pode-se dizer que as afirmações a seguir:
I) Para manter a vazão constante, a velocidade do escoamento se altera, sendo inversamente proporcional à área. Assim, se a área da seção transversal aumenta, a velocidade diminui, e vice-versa.
II) O que você precisa saber em uma associação de condutos em paralelo é que existe uma perda de carga entre A e B, ou seja, o início e final de um segmento. Essa perda de carga é constante, independentemente do trecho pelo qual o escoamento flui.
III) Quando em paralelo, a vazão que parte do nó A se divide em função das características da tubulação e doescoamento, como diâmetro, rugosidade e velocidade, quando chega em B, houve alteração nesta vazão a variação da velocidade diferenciada em cada um dos caminhos ao qual fora dividida.
Pode-se dizer que:
I e II estão corretas
A pergunta essencial que você tem de responder para dimensionar uma rede de abastecimento é: quantos litros de água você precisa distribuir para essa população? Quanto às redes de abastecimento podemos afirmar que​​​​​​​:
Pode-se obter o diâmetro mínimo da tubulação, dos condutos, ajudando a dimensionar as redes de distribuição em função das velocidades máximas e vazões máximas conforme normas técnicas
Qual a vazão em marcha e específica para uma cidade com 250.000 habitantes, área de 1.250 ha e consumo per capta de 275 L/hab.dia? Considere que existem 12 km de rede instalados.
qm = 0,12 L/s.m e qd = 1,15 L/s.ha.
Qual a vazão necessária na tubulação que sai do reservatório em uma rede ramificada para um loteamento com a seguinte configuração, considerando que cada habitante consome 400 L/dia?
8,67 L/s.
Qual o número de habitantes se deve atingir para que um bloco populacional que hoje é atendido pela tubulação de 150 mm de diâmetro, e cada habitante consome em média 300 L/dia, tendo uma vazão no sistema de 6,5 L/s, ao qual ainda consegue atender bem atualmente? Busque consultar a tabela da norma ABNT que indica a vazão máxima para cada diâmetro de tubulação
2256 habitantes
Qual opção define melhor a diferença entre escoamento laminar e turbulento?
O escoamento turbulento é errático, com a velocidade das partículas variando até 20% da velocidade média e se movimentando tridimensionalmente de forma sobreposta ao fluxo da corrente, ao passo que o escoamento laminar se desenvolve em uma trajetória bem definida.
Qual é a faixa de classificação do escoamento por meio do número de Reynolds?
Existem faixas de trabalho, no entorno de 2.100, o escoamento tende a ser laminar quanto menor for o R. A partir de 4.500, o escoamento tende a ser turbulento, quanto maior for o R, mas essa medida não é absoluta, outros fatores externos também influenciam no regime do escoamento.
Qual é o nº de Reynolds de um fluido com as seguintes características, o escoamento tende a ser laminar ou turbulento? Diâmetro = 75 cm; Velocidade = 1,5 m/s; Viscosidade cinemática = 1,61 X 10-4 m²/s Massa específica = 1.000 kg/m³.
7 X 103 Escoamento turbulento.
Para o escoamento de água a 20°C a 0,06 m³/h por um tubo liso e reto, o diâmetro do tubo para o qual ocorre a troca de escoamento laminar para escoamento em transição para turbulência é de aproximadamente quantos centímetros?
1 cm.
Qual é a diferença entre um escoamento sobre uma placa plana e um escoamento confinado a um conduto no que tange à camada-limite?
Em uma placa plana, a camada-limite se desenvolve a partir da parede, onde a velocidade é zero, junto ao contorno sólido, até a chegar em uma condição de fluido ideal em que a velocidade é constante, a influência da viscosidade se dá apenas dentro da camada-limite.
A hidrologia é a ciência que trata da água na Terra, sua ocorrência, circulação e distribuição, suas propriedades, assim como sua reação com o meio ambiente. É considerada uma disciplina ampla, abrangendo grande parte do conhecimento humano, sendo assim, algumas áreas da hidrologia foram subdivididas. Assinale a alternativa que apresenta uma das áreas da hidrologia com sua respectiva caracterização.
Hidrometeorologia: é a parte da ciência que trata da água na atmosfera.
A hidrologia aplicada estuda os diferentes fatores relevantes ao provimento de água para a saúde e para a produção de comida no mundo. Marque a alternativa que relaciona corretamente a área e seu objeto de estudo.
Irrigação: área do desenvolvimento da hidrologia aplicada à produção agrícola.
Para o desenvolvimento da vida no nosso planeta, a água é um dos elementos fundamentais que o constitui. A partir da compreensão sobre essa relação, assinale a alternativa correta.
Os desequilíbrios ambientais resultantes do uso indevido do solo e dos desmatamentos estão comprometendo a água do planeta, além da poluição doméstica, industrial e agrícola.
Com base em seus conhecimentos sobre a distribuição e utilização da água no mundo, compreenda-se: 
A água deve continuar sendo importante elemento geopolítico no século XXI, por isso ela vem provocando algumas guerras.
O ponto de partida para a mais adequada gestão da água no Brasil foi a promulgação da Lei n.º 9.433 de 1997, que institui a Política Nacional de Recursos Hídricos e cria o Sistema Nacional de Gerenciamento dos Recursos Hídricos.
Dois dos fundamentos da Política Nacional de Recursos Hídricos citam que a água é um bem de domínio público e é um recurso natural limitado, dotado de valor econômico.
Sobre a água, assinale a alternativa correta.
A água em forma líquida apresenta-se com densidade maior do que a forma sólida.
Por que a água é considerada um solvente universal?
Porque a água é muito abundante e tem a capacidade de dissolver grande parte das substâncias conhecidas.
O que é purificação da água?
O processo de remover os poluentes químicos e biológicos da água.
Sobre a chuva ácida, assinale a alternativa correta.
A chuva ácida apresenta potencial hidrogeniônico (pH) menor devido à dissolução de dióxido de carbono e de gases ácidos.
O que significa “evapotranspiração”?
Água transferida do solo à atmosfera por evaporação e transpiração das plantas.
O que é evaporação?
O processo pelo qual a água, decorrente do solo úmido sem vegetação, dos oceanos, lagos, rios e de outras superfícies hídricas naturais, se transforma em vapor e retorna à atmosfera.
Qual é a importância das informações quantitativas dos processos de evapotranspiração/evaporação?
São informações utilizadas na solução de numerosos problemas que envolvem o manejo de águas, especialmente na agricultura, na previsão de cheias e na construção e operação de reservatórios.
Como são denominadas as fases da infiltração?
Intercâmbio, descida e circulação.
Como são classificadas as chuvas?
Orográfica, convectiva e frontal.
Assinale a alternativa que contém um tipo de chuva que ocorre no momento em que as massas de ar úmidas são impedidas de seguir seu trajeto pelos elementos do relevo, como uma montanha, então as nuvens ganham altitude e se agrupam provocando a precipitação.
Orográfica
Sobre o ciclo hidrológico e das bacias hidrográficas, assinale a alternativa correta.
c) Entre as funções da bacia hidrográfica, pode-se mencionar a captação de água, a qual é definida como a dinâmica de captação das águas pela bacia no decorrer de um período de tempo ou evento de precipitação.
Como são definidas as enchentes?
a) Como a ocupação das águas no leito menor do rio.
Assinale a alternativa correta que corresponde à infiltração de água no solo.
d) As rachaduras e fendas nos solos aumentam a taxa de infiltração da água.
Referente ao perfil de umedecimento dos solos, qual é a alternativa correta?
a) Na zona de saturação, é composta por uma camada de aproximadamente de 1,5 centímetros de espessura.
Qual alternativa está correta sobre as enxurradas?
c) As enxurradas apresentam alto poder destrutivo.
Sobre os aspectos físicos da água:
A temperatura pode influenciar na solubilidade de substâncias e gases.
Sobre os aspectos químicos da água:
 O pH da água pode ser alcalino (maior que 7) ou ácido (menor que 7).
 Sobre os aspectos biológicos da água:
As algas podem provocar corrosão quando se proliferam em excesso.
A hidrologia é uma ciência aplicada que estuda a dinâmica da água na natureza, abrangendo os seus aspectos e as interações que interferem na sua ocorrência e distribuição na atmosfera, na superfície terrestre e no subsolo. Marque a alternativa referente a seus aspectos:
A infiltração é um processo que afeta diretamente o escoamento superficial, que é responsável pelos processos de erosão.
Marque a alternativa correta relativa à vazão e à distribuição estatística:
A aleatoriedade dos processos hidrológicos impossibilita o cálculo estatístico.
A altura pluviométrica é:
Volume de águaprecipitada por unidade de área (mm).
Número médio de anos em que, para a mesma duração de precipitação, uma determinada intensidade é igualada ou ultrapassada uma vez (anos). Este é o conceito de:
Período de retorno (ou de recorrência).
Na fórmula da vazão de projeto (Q=(I*A)/60), I representa:
Intensidade pluviométrica.
Sobre a área de contribuição de um telhado, assinale a alternativa CORRETA:
O projetista deve comparar a tipologia do telhado com as figuras na norma, buscando adequar o projeto às fórmulas apresentadas para auxiliar no cálculo.
A norma NBR 10.844: instalações prediais de águas pluviais aborda:
Exigências e critérios necessários aos projetos de instalações de drenagem de águas pluviais, visando a garantir níveis aceitáveis de funcionalidade, segurança, higiene, conforto, durabilidade e economia.