2 prova de hidrologia

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Os escoamentos livres podem ser classificados em função de diversos parâmetros, como: variação em função do tempo, do espaço, segundo o número de Reynolds e ainda, segundo o número de Froude.
Com base neste trecho e em seus conhecimentos, analise as afirmações seguintes:
I – Determinado escoamento classificado em função do tempo poderá ser incluído nas categorias permanentes ou não permanentes (variado);
II – A classificação da corrente em função do espaço utiliza as categorias uniforme e não uniforme (variado);
As condições de contorno nos escoamentos livres podem apresentar-se de forma extremamente variável. Em função da geometria da seção e da profundidade de escoamento, pode-se definir certo número de parâmetros, que têm grande importância e são largamente utilizados nos cálculos hidráulicos. Esses parâmetros são os elementos geométricos (BAPTISTA & COELHO, 2010).
Sabendo que cada elemento geométrico é representado por uma letra ou sigla, marque a alternativa que apresenta a seguinte sequência: altura d’água, área molhada, perímetro molhado e raio hidráulico.
H A P Rh
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O dimensionamento de canais e condutos circulares de seção parcialmente cheia deve ser realizado por procedimento distinto das tubulações que atuam sob pressão. O fator principal neste caso é a escolha da forma do conduto, pois isso influenciará em todo o processo.
Com base no texto supracitado e em seus conhecimentos, analise as seguintes afirmações:
I – O dimensionamento de condutos livres não depende da forma destes, pois o único fator a ser considerado neste caso é o contato com a atmosfera;
II – Os canais de formas trapezoidais e triangulares possuem determinada inclinação de lateral (parede) que é representada por Z;
III – O dimensionamento de condutos livres nada mais é que a determinação numérica dos elementos geométricos que o compõe;
IV – Nos condutos circulares parcialmente cheios, a altura da lâmina d’água deve sempre ser inferior ao diâmetro;
V – O dimensionamento de canais de drenagem de águas pluviais e redes coletoras de esgotos são realizados como conduto livre, pois são seções circulares parcialmente cheias.
Marque a alternativa a seguir que apresenta todas as afirmações corretas.
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Os escoamentos livres podem ser classificados segundos alguns critérios, dentre eles a variação de suas características em função do tempo e do espaço. Em relação ao tempo podem ser permanentes ou variados. Já em relação ao espaço, são denominados uniformes ou variados, sendo este último subdividido em gradualmente ou bruscamente variado (Porto, 2006).
Com base no texto supracitado e em seus conhecimentos, marque a alternativa que melhor descreve a forma de analisar a classificação do escoamento em função do tempo.
b. A partir de determinado ponto no canal, características como cor e turbidez variarão ou permanecerão constantes.
d. As características organolépticas da água deverão ser verificadas em diferentes momentos em determinado ponto.
e. As características do escoamento em um ponto a montante poderão variar ou se manter as mesmas do ponto à jusante.
Os elementos geométricos são fatores que viabilizam o estudo dos canais. Há algumas diferenças entre os principais elementos das seções circulares e as demais formas de canais. Apesar dessas pequenas diferenças, os principais elementos, conceitualmente dizendo, permanecem iguais.
Com base no trecho supracitado e em seus conhecimentos, marque a alternativa que apresenta aqueles elementos geométricos que são conceitualmente iguais nas seções circulares e não circulares.
Altura d’água (y); área molhada (A) e perímetro molhado (P). 
As redes coletoras de esgoto e as galerias de águas pluviais também são escoamentos livres. O motivo é sua interligação com a atmosfera, possuindo assim a mesma pressão interna que nosso ambiente. Essas unidades, em geral, têm como força motriz do escoamento, a gravidade.
A galeria de águas pluviais de determinada cidade é constituída de concreto (n=0,013), diâmetro de 80 cm e declividade de fundo = 0,004 m/m. Sabendo que essa galeria conduz a vazão de 900 l/s em regime permanente e uniforme, determine a altura da lâmina d’água.
 0,744 m.
A equação da conservação da energia para escoamentos em condutos livre pode ser obtida com base na equação de Bernoulli aplicada a dois pontos, considerando a perda de carga e substituindo a carga de pressão pela altura d´água.
Com base na equação da conservação da energia, analise as seguintes afirmações:
I – A equação da conservação da energia para condutos livres leva em consideração a altura do nível d´água invés de carga de pressão;
II – A energia do escoamento se reduz devido às perdas de carga enfrentadas ao escoar;
III – A carga de pressão não tem influência na energia do escoamento por se tratar de sistemas que mantém contato com a atmosfera;
IV - A altura do nível d’água representa a pressão que essa coluna de líquido possui;
A classificação dos escoamentos em condutos livres, segundo a forma que a energia presente nestes se apresentam, é fator de grande importância. Ela fornece orientações sobre algumas características do escoamento.
Com base no trecho supracitado e em seus conhecimentos à respeito do número de Froude (Fr), analise as seguintes sentenças:
I – O parâmetro utilizado para classificar os escoamentos segundo a energia é o número de Froude;
II – Esse número inter-relaciona as forças cinéticas e gravitacionais;
III – Para um número de Fr inferior a 1, denomina-se o escoamento em subcrítico;
IV – Quando há equilíbrio entre as forças cinéticas e gravitacionais, o valor de Fr será igual a 1;
V – A classificação supercrítica é aplicada aos escoamentos com número de Fr superior a 
A energia específica de determinado escoamento é um fator importante para o estudo de suas características. Com base nesta grandeza pode-se determinar a energia crítica e a partir desta, diversos outros parâmetros. A classificação do escoamento em relação à energia é realizada com base no número de Froude: .
Utilizando o número de Froude, classifique o escoamento de um canal triangular com as seguintes condições:
velocidade média: 1,05 m/s;
altura hidráulica: 0,45 m;
gravidade: 9,8 m/s²
Resp. 0,5
A equação da conservação da energia geral, baseada na equação de Bernoulli, pode ser aplicada, com algumas adaptações, ao escoamento em condutos livres. A principal mudança deve ser a substituição da carga de pressão pela altura d’água.
Com base no texto supracitado e em seus conhecimentos, marque a alternativa que apresenta a equação da conservação de energia, baseada na teoria de Bernoulli, para escoamentos em conduto livre.
Y1+ z1+ v1^2/2g =y2 +z2 +v2^2 /2g+ delta h1-2
A energia específica do escoamento em conduto livre é um conceito importante. Com base nele se pode classificar esses escoamentos em função da energia. Para tal classificação se utiliza como parâmetro o número de Froude.
Com base na teoria relacionada ao número de Froude, analise as seguintes sentenças:
II – Esse número inter-relaciona as forças cinéticas e forças gravitacionais;
III – Quando há predominância das formas cinéticas, o escoamento é classificado em supercrítico;
IV – O equilíbrio das forças cinéticas e gravitacionais resulta em escoamento crítico;
O número de Froude é o número adimensional utilizado para classificar os escoamentos em função da forma de apresentação de sua energia. Sua fórmula geral é  , onde : velocidade, : gravidade, : altura hidráulica ou média. Como todo número adimensional, não possui unidade de medida.
Utilizando o número de Froude, classifique o escoamento de um canal trapezoidal com as seguintes condições:
Q: 170 l/s;
Área molhada: 0,45 m²;
Largura de topo: 0,6 m.
Marque a alternativa que apresenta o valor de Froude e a classificação correta.
Resp. 0,30 subcritico
A seção de mínimo perímetro molhado de um canal proporciona a máxima vazão de líquido conduzido por este. Isso demonstra a importância de se atentar a esse parâmetro no momento do dimensionamento de canais, pois pode torná-lo mais ou menos eficiente.A fórmula utilizada para verificar se a seção do canal é de mínimo perímetro molhado para formas trapezoidais é; . Sabendo que determinado canal possui inclinação de talude Z = 2 e razão de aspecto  , assinale a alternativa que apresenta o valor de m (razão de aspecto) obtido pela fórmula citada.
Resp. 0,47
O perímetro molhado é um dos elementos geométricos criado para possibilitar o estudo dos escoamentos em canais. A seção de mínimo perímetro molhado é um parâmetro bastante almejado no momento do dimensionamento destes condutos, pois possibilita a máxima vazão conduzida e mínima perda de carga.
Com base no texto supracitado e em seus conhecimentos, analise as sentenças a seguir.
O escoamento em condutos livres são condicionados por um número maior de fatores que o escoamento forçado. Em função da geometria da seção e da profundidade de escoamento, pode-se definir certo número de parâmetros, que têm grande importância e são largamente utilizados nos cálculos hidráulicos (BAPTISTA & COELHO, 2010).
Sabendo da importância dos elementos geométricos para o estudo dos escoamentos livres, marque a alternativa que apresenta somente elementos geométricos presentes nas seções circulares.
Altura relativa (y/D) e diâmetro (D).
Os escoamentos em condutos livres não se resumem a canais, qualquer escoamento que ocorra à pressão atmosférica, ou seja, que tenha conexão com a atmosfera e não trabalhe em seção completamente cheia, são incluídos nessa categoria. As redes coletoras de esgoto e as galerias de águas pluviais também são regidas pelas leis dos escoamentos livres.
Um trecho da rede coletora de esgotos de uma determinada cidade é construída em concreto (n=0,013), diâmetro de 80 cm e declividade de fundo = 0,0035 m/m. A vazão escoada por este trecho é de 500 l/s (considere regime permanente e uniforme). Determine a altura da lâmina d’água.
Dado auxiliar: para K1 = 0,546, y/D = 0,58.
Resp. 0,464
A caracterização dos regimes de escoamento quanto à energia é efetuada através de um número adimensional obtido a partir da equação de energia específica, o número de Froude. Este é um adimensional extremamente importante em hidráulica, representando a razão entre as forças inerciais e gravitacionais ((BAPTISTA & COELHO, 2010).
Tomando a teoria do número de Froude como referência, analise as seguintes sentenças:
I – A unidade do número de Froude é m/m, que significa quanto de energia se perde por metro linear de canal;
II – O número de Froude é o parâmetro utilizado para classificar o regime de escoamento em laminar, transição ou turbulento;
III – A predominância das formas inerciais classifica o escoamento em supercrítico;
IV – O equilíbrio das forças inerciais e gravitacionais resulta em escoamento crítico;
V –. Esse número inter-relaciona as forças gravitacionais e cinéticas (ou inerciais).
Analisadas as sentenças supracitadas, marque, dentre as alternativas a seguir, aquela que apresenta somente as afirmações verdadeiras.
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A medição de vazão é de grande importância para controle e operação das estruturas hidráulicas.
Com base em seus conhecimentos de processos de medida de vazão, analise as afirmações abaixo.
IV – De forma simplificada, um bocal é um acessório que se instala na parte externa ou interna do orifício, alterando sua vazão segundo a posição instalada;
O bocal é um tubo de pequeno comprimento instalado na parte interna ou externa de um determinado orifício.
Com base em seus conhecimentos sobre bocais, analise as seguintes sentenças.
III – A vazão escoada através de determinado orifício com bocal externo é cerca de 34% maior que a vazão do orifício sem o bocal;
V – A medida de um bocal deve ser entre 1,5 e 5 vezes o diâmetro do tubo.
Vertedor ou descarregador é o dispositivo utilizado para medir e/ou controlar a vazão em escoamento por um canal (PORTO, 2006, p.365).
Sobre o tema de vertedores, analise as seguintes afirmações.
I – Os vertedores, em geral, são instalados perpendicularmente ao fluxo d’água, acumulando-a a sua montante;
II – A soleira do vertedor é a parte que limita o escoamento, sendo que ao ultrapassar seu nível a água forma a lâmina vertente e flui normalmente;
Resp: 0,0019
m hidráulica pode-se definir como orifício uma abertura de perímetro fechado, de forma geométrica definida, realizada na parede ou fundo de um reservatório, canal ou conduto (PORTO, 2006, p.351).
A respeito das classificações deste dispositivo, analise as sentenças a seguir.
II – A orientação do orifício em relação à superfície livre do líquido também é classificatória, podendo ser vertical, horizontal ou inclinado;
IV – A espessura da parede pode ser fina ou delgada e grossa ou espessa;
A vazão pode ser considerada uma das grandezas mais importantes para o controle de unidades hidráulicas, dentre as quais podemos citar as estações de tratamento de água, esgoto e caldeiras industriais.
Sabendo da importância da medida da vazão, analise as sentenças a seguir:
II – A entrada da estação de tratamento de esgoto é o ponto em que a determinação da vazão é mais importante, pois praticamente todos os processos subsequentes dependem deste parâmetro;
III – O volume de água por mês (vazão) é o fator condicionante do valor a ser pago pelo consumidor a concessionária de saneamento pela água consumida;
Há diversos modelos de medidores de vazão aplicados a escoamentos forçados. Dentre estes modelos pode-se destacar o tubo venturi e diafragma, medidores deprimogênios, e os medidores de vazão linear: medidor magnético, fluxômetro e hidrômetro.
Com base em seus conhecimentos sobre os medidores citados, analise as seguintes afirmações.
I – Os medidores deprimogênios relacionam a velocidade do escoamento com a variação de pressão entre dois pontos;
II – Os medidores tubo de venturi e diafragma possuem tomada de pressão para que se possa relacionar a variação deste parâmetro com a velocidade;
III – O hidrômetro é o medidor mais conhecido pelo fato de ser o equipamento utilizado pelas concessionárias para a determinação do volume de água consumido;
O volume de água consumido por uma determinada residência é medido pelo hidrômetro. Este está incluso na categoria dos medidores de turbina, pois esse é o mecanismo utilizado; uma turbina ou rotor que gira conforme o fluxo de água passa por ele. Além desta parte, esse equipamento conta com um sistema de engrenagens e a parte superior, onde visualizados o volume consumido.
Com base neste texto sobre hidrômetro e em seus conhecimentos, analise as alternativas a seguir e marque aquela que julgar verdadeira.
Escolha uma:
c. O hidrômetro é o medidor utilizado pelas empresas fornecedoras de água tratada para mensurar o volume utilizado pela residência; 
A maioria dos medidores de restrição de área para escoamentos internos, baseiam se no princípio da aceleração da corrente fluida através de alguma forma de bocal. A ideia é que a variação na velocidade leva a uma variação na pressão (FOX et al., 2015, p.387).
A respeito dos medidores de vazão tipo tubo Venturi e Diafragma, analise as seguintes afirmações:
III – O tubo Venturi e o diafragma são considerados deprimogênios pelo fato de realizarem a medida de vazão baseada na alteração da pressão;
IV – A perda de carga no tubo Venturi é muito reduzida devido a suas partes convergente e divergente;
Os medidores venturi ou tubo de venturi são em geral fundidos e usinados com pequena tolerância à variações, o que lhes garante precisão, porém, os torna pesados, volumosos e caros. A seção do difusor cônico a jusante da garganta (área de seção reduzida) proporciona excelente recuperação de pressão, o que resulta em perda de carga total baixa. Outra características do medidor venturi é ser autolimpante, por ter seu contorno interno muito liso (FOX et al., 2015).
Há em determinada tubulação de água um tubo Venturi instalado. Sabe-se que sua seção estrangulada possui área de 0,15 m² e a seção maior, 0,25 m². Ligado a esse aparato há um manômetro diferencial, ou seja, aponta a diferença entre as duas pressões medidas. Este instrumento marca 5500 Pa.
Dado auxiliar:y = 1000 n/m³
Marque a alternativa que apresenta o valor da vazão escoada por esta tubulação.
Resp. 0,615 m³/s
Resp. 0,023 m³/s
A medida da vazão de determinado escoamento é parâmetro de grande importância na operação de unidades de tratamento de água.
Com base em seus conhecimentos hidráulicos, analise as sentenças a seguir.
I – A determinação da vazão de uma estação de tratamento de água deve ser realizada na entrada da estação;
IV – O hidrômetro é o medidor de volume gasto, sabendo que o registro é realizado com intervalo de tempo mensal, indiretamente representa a vazão consumida;
A determinação da velocidade de escoamentos em condutos livres talvez seja mais importante que escoamentos forçados. Isso ocorre, principalmente, pela necessidade desta grandeza em cálculos de vazão, pois essa é forma mais usual desta determinação.
Baseando-se em seus conhecimentos sobre os métodos empregados para determinação de velocidade em escoamentos em condutos livres, marque a alternativa verdadeira.
 O molinete é o dispositivo mais adequado para a medida de velocidade de um corpo hídrico. 
A medição da vazão ou descarga em condutos livres e particularmente nos canais abertos constitui, sem dúvida, uma das mais importantes questões da hidráulica aplicada (Azevedo Netto et all, 1998, p.450).
Sabendo que a calha Parshall é o dispositivo mais empregado para a determinação da vazão canais, analise as sentenças a seguir.
I – A calha Parshall foi criada inicialmente para uso em projetos de irrigação, se popularizando posteriormente;
II – A calha Parshall se incluir na categoria de medidores de regime crítico;
III – Uma das vantagens do uso desta calha é a medida de nível d´água somente em um ponto, o que simplifica sua operação;
A medição da velocidade de determinado escoamento pode ser de grande utilidade, principalmente por se tratar de um dado fundamental no cálculo da vazão.
Com base em seus conhecimentos sobre métodos de medição de velocidade em escoamentos, analise as sentenças a seguir.
IV – O molinete é muito utilizado para medições de velocidade em escoamentos em canais;
O método do flutuador pode ser empregado para determinação de velocidade em escoamentos em canais. Consiste em registrar o tempo gasto para que um “flutuador” percorra uma distância preestabelecida, resultando assim da velocidade média do escoamento avaliado.
Baseando-se no trecho descrito anteriormente e em seus conhecimentos, marque a alternativa verdadeira sobre o método do flutuador.
. Leva em consideração a diferença de pressão da seção normal e estrangulada para o cálculo da vazão
Resp. 0,132 m³/s
Os orifícios e bocais são elementos utilizados para medições de vazão em escoamentos. Segundo Porto (2006) pode-se definir orifício como abertura de perímetro fechado, de forma geométrica definida, realizada na parede ou fundo de um reservatório, canal ou conduto. Os bocais, por outro lado, são orifícios com pequenos condutos instalados, tanto na parte externa ou interna do orifício.
A respeito das classificações destes dispositivos, analise as afirmações a seguir.
I – Os orifícios podem ser classificados em função de sua forma geométrica, sendo as mais comuns a circular, retangular e triangular;
II – A orientação do orifício em relação à superfície livre do líquido também é classificatória, podendo ser vertical, horizontal ou inclinado;
O medidor Venturi é um aparato utilizado para determinações de vazão em escoamentos forçados. Assim como outros que possuem princípio de funcionamento semelhante, são denominados deprimogênios, por mensurarem a vazão com base na diferença de pressão existente a montante e jusante da contração de sua seção.
Determinada tubulação de água possui um tubo Venturi instalado para determinações da vazão escoada por esta. Sua seção estrangulada possui área de 0,10 m² e a seção maior, 0,30 m². Ligado a esse aparato há um manômetro diferencial que marca 6500 Pa quando em seu funcionamento normal.
Dado auxiliar: .
Marque a alternativa que apresenta o valor da vazão escoada por esta tubulação.
Resp. 0,381 m³/s
Resp. 0,166 m³/s