ED2 2017

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Hidráulica aplicada – ED2
Tem-se um canal de seção trapezoidal com talude 1:1, executado em concreto não muito liso, com declividade de 0,4%. Determinar qual a vazão capaz de escoar em regime uniforme, com uma profundidade da água de 0,40 m e uma largura de fundo de 0,30 m.
Calcular a vazão de uma calha de seção triangular de estrada de rodagem para: z = 2, n =0,017, yn = 0,07 m e I = 0,03 mm-1. Qual é a perda de carga no canal (hf) para um comprimento (L) de 500 m?
Um canal de seção trapezoidal, de taludes inclinados de α = 45° e de declividade de fundo de 40 cmkm-1, foi dimensionado para uma determinada vazão Q0, tendo-se chegado às dimensões da figura apresentada a seguir. Nestas condições pede-se para n = 0,02, o valor da vazão de projeto Q0.
Um canal de seção triangular de mínimo perímetro molhado, revestido de tijolos rejuntados com argamassa de cimento, tem uma descarga de 4 m3s-1. Supondo que a declividade seja de 0,0016, calcular a altura do nível da água no canal. Obs: z = 1 (mínimo perímetro molhado).
Uma manilha de concreto é assentada em um declive de 0,0002 e deve transportar uma vazão de 2,365 Ls-1 quando estiver 75% cheia. Que diâmetro deverá ser usado?
Para abastecer Belo Horizonte, a adutora do Rio das Velhas tem um trecho em canal com seção circular, construído em concreto moldado no local, por meio de formas metálicas. Os dados deste trecho são:
D = 2,40 m I = 1 mkm-1 n = 0,012
O abastecimento foi previsto para três etapas:
1ª etapa: Q1 = 3 m3s-1;
2ª etapa: Q2 = 6 m3s-1;
3ª etapa: Q3 = 9 m3s-1.
Um canal de drenagem, em terra com vegetação rasteira nos taludes e fundo, com taludes 2,5:1, declividade de fundo Io = 30 cm/km, foi dimensionado para uma determinada vazão de projeto Qo, tendo-se chegado a uma seção com largura de fundo b = 1,75 m e altura de água yo = 1,40 m.
a) Qual a vazão de projeto?
b) A seção encontrada é de mínimo perímetro molhado?
c) Se o projeto deve ser refeito para uma vazão Q1 = 6,0 m3/s e a seção é retangular, em concreto, qual será a altura de água para uma largura de fundo igual ao dobro da anterior?
Uma galeria de águas pluviais de 1,0 m de diâmetro, coeficiente de rugosidade de Manning n =0,013 e declividade de fundo Io = 2,5 x 10-3 m/m transporta, em condições de regime permanente e uniforme, uma vazão de 1,20 m3/s.
a) Dimensione a altura d’água.
b) Qual seria a capacidade de vazão da galeria, se ela funcionasse na condição de máxima vazão?
Um canal trapezoidal, em reboco de cimento não completamente liso, com inclinação dos taludes 2:1, está sendo projetado para transportar uma vazão de 17 m3/s a uma velocidade média de 1,20 m/s. Determine a largura de fundo, a profundidade em regime uniforme e a declividade de fundo para a seção hidráulica de máxima eficiência.
Um canal trapezoidal deve transportar, em regime uniforme, uma vazão de 3,25 m3/s, com uma declividade de fundo Io = 0,0005 m/m trabalhando na seção de mínimo perímetro molhado. A inclinação dos taludes é de 0,5:1 e o revestimento será em alvenaria de pedra argamassada em condições regulares. Determine a altura d’água e a largura de fundo.
Qual o acréscimo percentual na vazão de uma galeria circular quando a área molhada passa da meia seção para a seção de máxima velocidade?
Um trecho de um sistema de drenagem de esgotos sanitários é constituído por duas canalizações em série, com as seguintes características:
Trecho 1 – Diâmetro: D1 = 150 mm; Declividade: I1 = 0,060 m/m.
Trecho 2 – Diâmetro: D2 = 200 mm; Declividade: I2 = 0,007 m/m.
Determine as vazões máxima e mínima no trecho para que se verifiquem as seguintes condições de norma:
a) Máxima lâmina d’água: y = 0,75D.
b) Mínima lâmina d’água: y = 0,20D.
c) Máxima velocidade: V = 4,0 m/s.
d) Mínima velocidade: V = 0,50 m/s.
Coeficiente de rugosidade de Manning, n = 0,013.
Determine a mínima declividade necessária para que um canal trapezoidal, taludes 4:1, transporte 6 m3/s, com uma velocidade média igual a 0,60 m/s. Coeficiente de rugosidade, n = 0,025.
Determine a relação de vazões entre um canal trapezoidal em taludes 1:1, largura de fundo igual a três vezes a altura d’água e um canal trapezoidal de mesmo ângulo de talude, mesma área molhada, mesma rugosidade e declividade de fundo, trabalhando na seção de mínimo perímetro molhado.
Demonstre que o raio hidráulico de um canal trapezoidal na seção de mínimo perímetro molhado, para qualquer ângulo de talude, é igual à metade da altura d’água.
Uma galeria de águas pluviais de diâmetro D transporta uma determinada vazão com uma área molhada tal que Rh = D/6. Nestas condições, calcule as relações V/Vp e Q/Qp.
Compare as declividades de um canal semicircular escoando cheio e de um canal retangular de mesma largura, mesma área molhada, mesmo revestimento e transportando a mesma vazão em regime permanente e uniforme.
Analisar as perdas locais no ramal de 3/4” (A-B) que abastece o chuveiro de uma instalação predial, verificando qual a porcentagem dessas perdas em relação à perda por atrito ao longo do ramal. Aplique o método dos comprimentos equivalentes, considerando as seguintes perdas acidentais:
1 - Tê, saída do lado 
2 - Cotovelo, 90 graus
3 - Registro de gaveta aberto
4 - Cotovelo, 90 graus
5 - Tê, passagem direta
6 - Cotovelo, 90 graus
7 - Registro de gaveta aberto
8 - Cotovelo, 90 graus
Determinar a perda de carga total no esquema da figura abaixo, utilizando a expressão hfl = K. V2/2.g para o cálculo da perda localizada e a fórmula de Flamant para o cálculo da perda de carga norma;.
	Dados:
- Material = PVC ( C = 140)
- Diâmetro = 19 mm
- Vazão = 0,4 l/s
- Peças especiais: 	1 entrada de Borda (K = 0,90)
			2 curvas de 90 raio longo (K = 0,30)
			2 curvas de 45 (K = 0,20)
			1 registro de gaveta aberto (K = 0,20)
			1 saída de tubulação ( K = 1,00)
Uma canalização de ferro fundido com 30 anos de uso (C = 86), 800 m de comprimento e 0,3m de diâmetro está descarregando em um reservatório 601/s. Calcule a diferença de nível (h) entre o açude e o reservatório de distribuição das seguintes formas:
a) Levando em conta nos cálculos todas as perdas de carga localizadas existentes e que são:
	- 1 entrada tipo borda
	- 4 curvas de 90 graus de raio longo
	- 2 registros de gaveta abertos
	- 1 saída de .tubulação
b) Desprezando as perdas localizadas.
Use o método dos comprimentos virtuais para o cálculo da perda de carga localizada e a fórmula de Hazen-Williams para o cálculo da perda de carga principal.
Estimar a vazão na tubulação esquematizada abaixo, utilizando o método dos comprimentos virtuais para o cálculo da perda de carga localizada e a fórmula de Hazen-Williams para o cálculo da perda de carga normal. 
Dados:
- Material = ferro fundido novo (C=130)
- Diâmetro = 50mm
- Peças especiais
1 entrada de Borda
		3 curvas de 90 graus raio longo
		2 curvas de 45 graus
		1 registro de gaveta aberto
		1 saída de tubulação
Calcular o diâmetro da tubulação esquematizada abaixo, utilizando a expressão hfl = K.V2/2.g para o cálculo da perda de carga localizada e a ‘formula de Hazen-Williams para o cálculo da perda de carga normal.
Dados:
	-material = ferro fundido usado (C = 100)
	- vazão = 6 l/s
	- peças especiais:
		1 entrada normal (K = 0,5)
		3 curvas de 90 raio curto (K = 1,2)
		2 curvas de 45 (K = 0,2)
		1 registro de gaveta aberto (K = 0,2)
		1 saída de tubulação (K = 1,0)
Responda as questões a seguir baseado no esquema. A tubulação esquematizada abaixo é composta de 2500m de tubo de PVC com diâmetro interno de 200 mm e 1500 m de tubo de PVC com diâmetro interno de 150 mm.
Considerando na fórmula de Hazen Williams um valor do coeficiente C igual a 140 e considerando as perdas localizadas causadas pelas peças descritas no esquema da adutora, calcule o comprimento virtual da adutora (m) e determine a máxima vazão (em L/s) ao longo da adutora quando o registro gaveta se encontra completamente aberto.
Considerando na fórmula de Hazen Williams um valor do coeficiente C igual a 140 e considerando as perdas localizadas das peças descritas no esquema da adutora, calcule as vazões (em L/s) ao longo da adutora, correspondentes aos fechamentos parciais do registro gaveta que resultam em perdas localizadas da ordem de 10mca, 15mca e 20 mca.
Na mesma adutora, considerando na fórmula de Hazen Williams um valor do coeficiente C igual a 140 e desprezando as perdas localizadas, calcule os comprimentos totais de tubos de 200mmm e tubos de 150 mm que resultam em vazão de 28L/s.
Três canalizações novas de ferro fundido formam a tubulação mista da Fig. abaixo. Tem a primeira 300 mm de diâmetro em 360m; a segunda, 600mm de diâmetro em 600 metros; e a terceira, 450mm em 450 metros. Determinar a perda de carga, excluídas as perdas acidentais, para a descarga de 226 L/s (Usar Hazen-Williams - C = 100).
Um sistema de canalizações em série consta de 1800 m de canos de 50cm de diâmetros, 1200m de canos com 40cm e 600 m com 30 cm. Pede-se:
a) comprimento equivalente de uma rede de diâmetro único de 40cm, do mesmo material.
b) o diâmetro equivalente para uma canalização de 3600m de comprimento.
OBS: Use a fórmula de Hazen-Williams e despreze as perdas localizadas nas mudanças de diâmetro.
Uma canalização é constituída de três trechos em série com as seguintes características:
D1 = 4", L1 = 50m
D2 = 6", L2 = 655m
D3 = 3", L3 = 25m
Calcular o diâmetro de uma canalização de diâmetro uniforme capaz de substituir o encanamento existente. (Usar a Equação Universal).
Qual a descarga de uma canalização nova, mista de ferro fundido, (C = 130), composta de três seções de 150 metros cada uma e diâmetros de 900, 600 e 750 mm, respectivamente, nas seguintes condições: A tubulação maior sai de um reservatório e a de 750 mm descarrega livremente no ar, sendo a diferença de nível entre a descarga e o lume d'água no reservatório de 2,70m.
No encanamento da figura a seguir os trechos AB e EF são virgens. O trecho intermediário BE distribui em marcha 20 L.s-1 e o EF conduz ao reservatório 5 L.s-1. Quais os diâmetros destes trechos se as pressões em B e E são 55 m.c.a e 5,7 kgfcm-2 respectivamente? (Usar a fórmula de Hazen-Willians para C = 100).
GABARITO
7) a) Q = 4,35 m3/s; b) Não; c) yo = 1,57 m
8) yo = 0,82 m; b) Q = 1,29 m3/s
9) b = 1,13 m; yo = 2,39 m; Io = 0,00022 m/m
10) yo = 1,56 m; b = 1,95 m
11) ΔQ = 97,6%
12) Qmáx = 0,025 m3/s; Qmín = 0,0033 m3/s
13) Imín = 3,2 x 10-4 m/m
14) Q1/Q2 = 0,95
15) -
16) V/Vp = 0,762; Q/Qp = 0,183
17) Ic/Ir = 0,84
18) 104%
19) 1,23 m.c.a.
20) 	a) 4,53 m
	b) 4,28 m
21) 7,4 l/s
22) 50,6 mm
23) 24 L/s
24) 18L/s para 10mca , 15L/s para 15mca e 10L/s para 20mca
25) 839,6m de 150mm e 3160,4m de 20omm
26) 20,9 m.c.a.
27) a) 4,243 m;		b) 38,7 cm
28) 126,7 mm
29) a) 804 l/s		b) 875,6 l/s