Lista de Exercicios n 2 - Capitulos IV, V, VI e VII

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Instituto Superior Politécnico de Songo - Curso de Engenharia Hidráulica - Exercícios das Aulas Práticas da Disciplina de Hidráulica I 
Docentes: Eng.⁰ Edelino Guilherme Foquiço E-mail: efoquico@ispsongo.ac.mz Contacto: +258 82 865 1679 
Eng.⁰ Paulino José Alberto E-mail: palberto@ispsongo.ac.mz Contacto: +258 87 666 7120 
 
 
 
 
 
 
 
Divisão de Engenharias 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Lista 2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Docentes: Eng.⁰ Edelino Guilherme Foquiço & Eng.⁰ Paulino José 
Alberto. 
Songo, 2021
mailto:efoquico@ispsongo.ac.mz
mailto:palberto@ispsongo.ac.mz
 
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HIDRÁULICA I. Capítulos IV, V, VI & VII 
 
 
Exercício 1 
Uma mangueira de diâmetro de 2 cm é usada para encher um balde de 20 litros. 
a) Se a mangueira leva 1 minuto para encher o balde. Qual é a velocidade de saída da água da 
mangueira? 
b) Se o diâmetro for reduzido à 5 mm, qual deve ser a velocidade com a qual a água sai da mangueira? 
Exercício 2 
A Figura 1 indica a direcção e o valor do caudal (em m3/h) escoando em quase todos os segmentos. 
Assumindo uma condição de fluxo permanente em todos os segmentos, determine a direcção e o valor do 
caudal no segmento sem indicação. 
 
Figura 1. Direcção e sentido do fluxo 
Exercício 3 
Considerando um líquido ideal escoando na tubulação esquematizada na Figura 2, calcule: 
a) A velocidade da água imediatamente após passar pelo bocal localizado no final da tubulação (ponto 
4) 
b) O caudal ao longo da tubulação 
c) A altura ou carga de velocidade no ponto 2 
d) A altura ou carga de pressão no ponto 3 
 
Figura 2. Tubulação com Secção variável 
Exercício 4 
Calcule a potência hidráulica (em W e em CV) de uma bomba impulsando um caudal de 72 m3/h de água 
e altura manométrica total de 50 mca. 
 
Exercício 5 
Uma tubulação nova de aço com 10 cm de diâmetro conduz 757 m3/dia de óleo combustível pesado à 
temperatura de 33 ºC (7,7 × 10−5 𝑚2 𝑠⁄ ). Diga se o regime de escoamento é laminar ou turbulento. 
 
Exercício 6 
O eixo de uma canalização de 300 mm, cuja descarga é de 170 L/s de água, está 9 m acima do plano de 
referência e sob a altura de carga total de 4,50 mca. Calcular a pressão absoluta no tubo, considerando a 
pressão atmosférica igual a 10,33 mca. 
 
 
 
Exercício 7 
 
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HIDRÁULICA I. Capítulos IV, V, VI & VII 
 
A canalização inclinada AB esquematizada na Figura 3, é composta por 2 trechos de diâmetro 50 e 75 mm. 
Analisando a deflexão da coluna de mercúrio do manômetro diferencial e sabendo-se que a canalização 
conduz água a caudal de 5 L/s, determine o sentido do escoamento e a perda de carga no trecho AB. 
 
 
Figura 3. Manómetro acoplado a uma tubulação 
Exercício 8 
Um tubo de 300 mm está ligado por meio de uma redução, a outro de 100 mm, como mostra a Figura 4. Os 
pontos 1 e 2 encontram-se à mesma altura, sendo a pressão no ponto 1 de 2,1 Kgf/cm2, o caudal transportado 
de 28,3 L/s e a perda de carga entre os pontos 1 e 2 de 0,21 Kgf/cm2. Calcular para o ponto 2, a pressão em 
mca para: 
a) Água 
b) Óleo (𝛿 = 0,80) 
 
Figura 4. Variação gradual de secção 
 
Exercício 9 
Água escoa em regime permanente através do joelho de 90º mostrado na Figura 5. Na entrada, a pressão 
absoluta é de 221 kPa e a secção recta é de 100 cm2. Na saída, a secção recta é de 25 cm2 e a velocidade é 
de 16 m/s. A pressão na saída é a atmosférica. Determine a força necessária para segurar o joelho no lugar. 
 
Figura 5. Joelho de 90º com redução de secção 
Exercício 10 
O acessório em y da Figura 6, divide o fluxo da água a 20 ºC em duas partes iguais. O caudal na secção 1 
é de 5 pés3/s e a pressão na mesma secção é de 25 lbf/pol2 . Despreze as perdas de carga e calcule: 
a) A pressão na secção 2 
b) A pressão na secção 3 
c) A força necessária para manter o sistema estático 
 
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HIDRÁULICA I. Capítulos IV, V, VI & VII 
 
 
Figura 6. Bifurcação em Y 
Exercício 11 
Uma tubulação de ferro fundido novo, de 2 polegadas de diâmetro é utilizada para transportar água a um 
caudal de 3,0 L/s. sabendo que a temperatura da água é de 20 ºC, determinar a perda de carga unitária J: 
a) Pela fórmula de Colebrook-White 
b) Pela fórmula de Hazen Williams 
c) Pelo diagrama de Moody 
d) Pela equação de Scimemi 
 
Exercício 12 
A Figura 7 mostra o esquema de 2 reservatórios A e B onde a água flui de A para B transferindo-se um 
caudal de 100 L/s. Sabendo-se que a diferença de nível (h) é de 30 metros e a tubulação tem um diâmetro 
de 300 mm, determinar: 
a) A velocidade da água na tubulação; 
b) A perda de carga que está ocorrendo entre os reservatórios A e B. 
c) Se colocarmos uma bomba hidráulica na tubulação próxima ao reservatório B e revertermos o 
processo, isto é, mandar a água de volta ao reservatório A sob o mesmo caudal, qual deverá ser a 
potência hidráulica fornecida por esta bomba? Considere que o sentido do fluxo na tubulação não 
altera a perda de carga. 
 
Figura 7. Instalação com dois reservatórios 
Exercício 13 
A instalação da Figura 8 permite o transporte de água do reservatório A para o reservatório B através de 
um tubo de ferro fundido de comprimento L = 20 m transportando um caudal Q = 0,0020 m³/s: Determine 
o diâmetro do tubo pela equação de Hazen-Williams. Considere a temperatura da água de 10 ºC. 
 
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HIDRÁULICA I. Capítulos IV, V, VI & VII 
 
 
Figura 8. Instalação hidráulica com dois reservatórios 
Exercício 14 
Calcule a altura H da Figura 9, para que o sifão de 1 polegada forneça um caudal de 1 L/s. Despreze as 
perdas de carga. 
 
Figura 9. Retirada de água de um canal através de um sifão 
 
Exercício 15 
A água flui do reservatório A ao ponto B (Figura 10). No ponto (B) encontra-se um aspersor funcionando 
com uma pressão de 3 Kgf/cm2 e caudal de 5 m3/h. Sendo a tubulação de uma polegada de diâmetro, qual 
a perda de carga no trecho AB? 
 
Figura 10. Sistema com reservatório e aspersor 
Exercício 16 
Um orifício lateral de um grande tanque (Figura 11) descarrega água. A secção tem 50 mm de diâmetro, 
sendo o jato, de igual dimensão. O nível d'água no reservatório 3,80 m é mantido constante acima do centro 
da secção do jato. Calcular a descarga em L/s: 
a) Desprezando a perda de carga; 
b) Supondo que a perda de carga é 10% de h 
 
Figura 11. Reservatório com descarga lateral 
 
 
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HIDRÁULICA I. Capítulos IV, V, VI & VII 
 
Exercício 17 
Uma canalização de tubos de ferro fundido novo (𝜀 = 0,26 𝑚𝑚) com diâmetro de 250 mm é alimentada 
por um reservatório cujo nível da água situa-se na cota de 1920 m (Figura 12). Calcular o caudal e a pressão 
no ponto E de cota 1750 m, distante 1500 m do reservatório, sabendo-se que a descarga se faz livremente 
na cota 1720 m. Use a fórmula Universal e de Hazen-Willians. 
 
Figura 12. Instalação com descarga na atmosfera 
 
Exercício 18 
A ligação entre dois reservatórios, mantidos em níveis constantes, é feita por duas tubulações em paralelo. 
A primeira com 1500 m de comprimento, 300 mm de diâmetro, com factor de atrito f = 0,032, transporta 
um caudal de 0,056 m3/s de água. Determine o caudal transportado pela segunda tubulação, com 3000 m 
de comprimento, 600 mm de diâmetro, e factor de atrito f = 0,024. 
 
Exercício 19 
No sistema hidráulico da Figura 13, determinar o diâmetro D2 e o nível d’água N3 do reservatório R3. 
Considere a fórmula de Hazen-Williams e admita que as tubulações sejam de ferro fundido. 
 
Figura 13. Sistema de três reservatórios 
 
Exercício 20 
Calcular a potência (kw) absorvida pela bomba B (Figura 14), recalcando 900 L/min d'água se o vacuômetro 
da entrada acusa uma depressão de 300 mm de Hg, e o manômetro de saída uma pressão de 2,5 Kgf/cm2. 
Considerar o rendimento da bomba de 60%. 
 
Figura 14. Bomba B 
 
Exercício 21 
Um reservatório fornece água por 100 m de tubo de ferro fundido de 30 cm diâmetro para uma turbina que 
extrai80 hp do escoamento. Em seguida, a água descarrega na atmosfera (Figura 15). Despreze as perdas 
localizadas. 
(a) Admitindo que f = 0,019, determine a vazão volumétrica. 
 
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HIDRÁULICA I. Capítulos IV, V, VI & VII 
 
 
 
Figura 15. Saída de um reservatório com descarga à atmosfera 
Exercício 22 
O sistema reservatório e tubo da Figura 16 fornece pelo menos 11 m3/h de água a 20 ºC para o reservatório. 
Qual é a altura máxima admissível da rugosidade k para o tubo? 
 
Figura 16. Sistema reservatório turbina 
Exercício 23 
Água a 20 ºC deve ser bombeada por um tubo de 610 m do reservatório 1 para o reservatório 2 a uma taxa 
de 85 L/s, como mostra a Figura 17. Se o tubo é de ferro fundido de 150 mm de diâmetro e a bomba tem 
75% de rendimento, qual é a potência necessária, em hp, para a bomba? 
 
Figura 17. Sistema elevatório