Questões do Ava Hidraulica e Hidrometria

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A associação de tubulações em paralelo se trata da junção de diferentes tubulações interligadas paralelamente. Há possibilidade de possuírem características – diâmetro, comprimento e rugosidade -, distintos. A simplificação do tratamento deste tipo de sistema, assim como na associação em série, ocorre com o dimensionamento de conduto equivalente.
Sabendo das características da associação em paralelo, analise as seguintes afirmações:
I – A vazão em associação de tubulações em paralelo é fracionada em todas as tubulações;
II – A distribuição da vazão nesse tipo de associação ocorre de forma inversamente proporcional à resistência oferecida ao escoamento;
III – A perda de carga da associação é igual à diferença entre as cotas piezométricas do início e final do trecho;
IV – As perdas de carga das tubulações que compõem a associação em paralelo são todas iguais entre si e iguais a perda de carga do sistema.
V – A vazão da associação em paralelo é igual a somatória das vazões de cada trecho desta.
Analisadas as afirmações, marque a alternativa que apresenta todas as afirmações verdadeiras.
e. I, II, III, IV e V. 
Os condutos equivalentes são tubulações simplificadas, compostas por um tubo, dimensionadas para facilitar o tratamento analítico de sistemas hidráulicos. Esse conduto pode possuir características distintas das que possuem o sistema. O único critério que deve ser atendido é possuir perda de carga igual ao sistema, enquanto conduzir a mesma vazão que este.
Com base em seus conhecimentos sobre condutos equivalentes, considere um sistema de tubulações em série, composto por dois trechos. O primeiro deles possui diâmetro de 10” e comprimento de 170 m e o segundo, 8” e 220 m. Considere que os escoamentos de todos os trechos possuem fator de atrito (f) de 0,029. Assumindo que o conduto equivalente deste sistema deverá ter 8”, determine a o comprimento deste.
b. 320,4 m.
O tratamento de sistemas hidráulicos nos apresenta algumas necessidades que não se enquadram na lógica mais simples. Pode haver diversas razões para que se interligue tubulações de características – diâmetro, comprimento, rugosidade -, distintas. A essa junção de tubulações se dá o nome de associação, as quais podem ser em série ou em paralelo.
Com base na explanação supradescrita e em seus conhecimentos, analise as seguintes afirmações sobre associação de tubulações em série:
I – De forma simplificada, a associação de tubulações em série é a conexão de duas tubulações de características distintas de forma sequencial;
II – As perdas de carga de associações em série são as somatórias das perdas individuais de cada trecho;
III – A vazão total de uma associação de tubulações em série, assim como a perda de carga, é a somatória da vazão de cada trecho;
IV – O conduto equivalente de uma associação em série deve possuir o mesmo diâmetro, comprimento e rugosidade do sistema;
V – O conduto equivalente pode representar o sistema todo, simplificando as análises deste.
Marque a alternativa que apresenta todas as afirmações corretas.
b. I, II, III e V, apenas.
Com o intuito de simplificar as análises a respeito de uma associação ou até mesmo uma tubulação linear, podemos utilizar a técnica dos condutos equivalentes. O único critério a ser seguido na determinação do conduto equivalente é o fato de possuir perda de carga igual ao trecho que representará, quando escoando a mesma vazão deste.
Considere um sistema de tubulações em série, no qual o primeiro trecho possui diâmetro de 6” e comprimento de 120 m e o segundo, 8” e 170 m. Considere que os escoamentos de ambos os trechos possuem fator de atrito (f) de 0,03. Assumindo que o conduto equivalente deste sistema deverá ter 4”, determine o comprimento deste.
e. 21,43 m
A associação de tubulações pode ser uma técnica muito útil em determinados casos. Esta pode ser feita com duas configurações básicas: associação em série ou em paralelo. A primeira delas é a simples ligação de um segundo trecho linear de tubulação em sequência ao primeiro, aumentando a distância de condução. Já a segunda é a ligação de um trecho adicional, aumentando a capacidade de condução, pois é feito paralelamente a tubulação.
Sabendo das duas possibilidades de associação de tubulações, analise as alternativas seguintes:
b. I, II, III e IV, apenas.
O conduto equivalente pode ser uma tubulação de comprimento, diâmetro e rugosidade diferentes da tubulação do sistema, porém, deve atender o seguinte critério: possuir a mesma perda de carga que esse sistema, quando transportando a mesma vazão.
Imagine um sistema composto por três tubulações em paralelo, as quais possuem diâmetros de 0,2; 0,3 e 0,35 m e comprimentos de 35, 268 e 579 para os tubo 1, 2 e 3, respectivamente.Sabendo que o fator de atrito é o mesmo para todo o sistema (f = 0,028),determine o comprimento do conduto equivalente considerando que este tenha o mesmo fator de atrito do sistema (0,028) e diâmetro de 0,25 m.
Escolha uma:
10,35 m.
A técnica de interligar vários reservatórios proporciona vazão suficiente no momento de pico, mesmo que a estação de tratamento não consiga tratar essa mesma vazão. Esse é o motivo da grande maioria dos sistemas de distribuição de água contar com vários reservatórios interligados. Eles são conhecidos como reservatórios de compensação justamente por essa funcionalidade.
Com base nessas características e em seus conhecimentos, analise as seguintes questões:
I – Os reservatórios de compensação fazem parte de uma malha de reservatórios interligados que auxiliam no fornecimento de água em momentos de pico;
II – O reservatório abastecedor é sempre o que se encontra em cota topográfica mais elevada;
III – Determinado reservatório de compensação somente fornece água em momentos que a vazão aumenta, pois isso faz com que a cota piezométrica da tomada de água se reduza a níveis abaixo de seu nível de água.
IV – Os reservatórios de compensação não recebem água do reservatório abastecedor, pois ele também fornece água ao sistema.
V – A prática de interligar reservatórios não é indicada para abastecimento de água tratada.
Após analisar as afirmações supracitadas, marque, dentre as alternativas seguintes, aquela que agrupa todas as verdadeiras.
a. I, II e III, apenas.
Para dimensionamentos preliminares ou pequenas estações elevatórias, podemos empregar equações simplificadas para determinar o diâmetro da tubulação de recalque. O objetivo final da aplicação destas equações é a obtenção do diâmetro econômico. Este diâmetro está relacionado com o custo mínimo anual da unidade.
Dentre as alternativas seguintes, marque aquela que apresenta os nomes das duas equações simplificadas utilizadas para o cálculo do diâmetro econômico.
Escolha uma:
b. Equações de Bresse e NBR 5626.
As estações elevatórias são compostas por tubulação de sucção, conjunto motobomba e tubulação de recalque. A tubulação de sucção é o trecho inicial, fazendo o transporte da água desde o reservatório até o conjunto motobomba. Já a tubulação de recalque se encontra localizada após o conjunto motobomba, transportando a água deste até o destino final.
Sobre as tubulações presentes no conjunto elevatório, analise as seguintes afirmações:
I - O conjunto elevatório é composto, em geral, por duas medidas diferentes de tubulações.
II - A tubulação de recalque é a parte mais importante no momento do dimensionamento da unidade.
III - As perdas de carga que ocorrem na tubulação de sucção devem ser evitadas.
IV - O diâmetro da tubulação de recalque, em geral, é uma medida comercial maior que a tubulação de sucção.
V - A tubulação de sucção tem grande importância na redução da energia disponível na entrada da bomba, por isso se deve reduzir as perdas de carga neste trecho.
Com base em sua análise das afirmações anteriores, marque a alternativa que agrupa todas as verdadeiras.
Escolha uma:
d. I, II, III, e V, apenas.
Para dimensionamentos de pequenas unidades elevatórias, com reduzidos diâmetro de tubulação e necessidade de baixa potência, hámétodos simplificados. Os dois principais métodos simplificados são a fórmula de Bresse e equação sugerida pela NBR 5626.
Com base nos critérios necessários a aplicação das fórmulas simplificadas de dimensionamento preliminar de tubulação de recalque, determine o diâmetro econômico da tubulação sob as seguintes condições:
Q= 11 l/s;
Turno de trabalho= 10 h/dia;
k em relação a situação econômica atual: 1,2
Marque a alternativa que apresenta o diâmetro econômico verdadeiro.
Escolha uma:
b. 0,11 m.
As estações elevatórias têm como função transferir energia a água, a fim de possibilitar o vencimento da diferença topográfica existente entre dois pontos. Elas são compostas por tubulações e conjunto motobomba, sendo que, possivelmente, o trecho de maior importância no momento do dimensionamento, seja a tubulação de recalque.
Com base na afirmação supracitada e em seus conhecimentos, faça o dimensionamento preliminar de uma adutora para as seguintes condições:
Q: 6 l/s;
Turno de trabalho: 24 h;
k em relação a situação econômica do país: 1,3.
Marque dentre as alternativas seguintes, aquela que apresenta o diâmetro correto da adutora.
Escolha uma:
b. 0,1 m.
A interconexão de reservatórios é uma técnica muito empregada em sistemas de abastecimento urbano de água tratada. O motivo é a possibilidade de dimensionamento de sistemas mais eficientes, com estações de tratamento menores, pois não necessitarão atender a demanda de pico, momento em que os reservatórios de compensação também abastecerão o sistema.
Sabendo que os reservatórios de compensação contribuem no abastecimento nos momentos de maior demanda, marque a alternativa que apresenta a fórmula que melhor representa a equação empregada no cálculo da vazão nesses períodos.
Escolha uma:
           Qb= \sqrt{(z1-b)*d1^5/0,0827*f1*l1}+ \sqrt{(z2-b)*d2^5/0,0827*f2*l2 }  
As perdas de carga de escoamentos em condutos sob pressão podem ser calculadas por diversas fórmulas. No entanto, há um ponto em comum entre elas: divisão em perdas distribuídas e localizadas. A equação de Hazen-Williams, apesar de ser baseada em experimentos, também as dividiu nestas duas categorias, sendo as perdas de carga localizadas calculadas somente por comprimento equivalente.
Com base em seus conhecimentos e no trecho supracitado, analise as seguintes afirmações:
I – O cálculo realizado com a equação de Hazen-Williams trata somente das perdas de carga distribuídas, pois não possui acoplamento da equação de perda de carga localizada a partir do coeficiente k;
II – A equação de Hazen-Williams calcula a perda de carga unitária, resultando em unidade de m/m;
III – Existem diferentes fórmulas para se calcular as perdas de carga totais. Somente a equação Hazen-Williams, sem a necessidade de multiplicar pelo comprimento, já calcula essas perdas totais;
IV – Para obtenção das perdas de carga totais, deve-se multiplicar o valor resultante da equação de Hazen-Williams pelo comprimento total (comprimentos equivalentes de todos os acessórios e comprimento total de tubulação linear).
V – O valor resultante da equação de Hazen-Williams, as perdas de carga totais da tubulação.
Após analisar as afirmações, marque, dentre as alternativas a seguir, aquela que agrupa todas as verdadeiras.
c. II e IV, apenas.
As perdas de carga totais podem ser calculadas pela seguinte equação; , onde  é a perda de carga unitária, calculada pela equação de Hazen-Williams e  é o comprimento total da tubulação, incluindo os comprimentos equivalentes dos acessórios.  
Conhecendo a equação de Hazen-Williams e a forma de se calcular as perdas de carga totais, determine-as para uma tubulação nas seguintes condições:
Vazão: 8 l/s;
Diâmetro: 15 cm;
Material da tubulação: PVC (C= 150).
Comprimento total: 82 m;
Marque a alternativa correta.
Escolha uma:
d. 0,11 m.
As diferenças topográficas de alguns terrenos não possibilitam escoamentos por gravidade. Nessas situações há necessidade de se instalar estações elevatórias. Essas unidades têm como função a adição de energia ao escoamento, possibilitando a transposição dessa diferença geométrica.
Baseando-se neste trecho e em seus conhecimentos, analise as seguintes sentenças:
I – A tubulação de sucção, conjunto motobomba e tubulação de recalque são as partes que compõem a estação elevatória;
II – As estações elevatórias têm como função adicionar energia no líquido escoado;
III – A tubulação de sucção é a principal parte, sendo dimensionada antes das demais;
IV – A tubulação de sucção deve possuir diâmetro igual ou superior (mais indicado) a tubulação de recalque;
V – O conjunto motobomba condiciona o diâmetro das tubulações, pois é o responsável pela transferência de energia ao escoamento.
Dentre as alternativas seguintes, aquela que agrupa todas as afirmações verdadeiras.
Escolha uma:
a. I, II e IV, apenas.
As estações elevatórias são unidades de transferência de energia ao líquido. Em geral, sua função é adicionar energia ao líquido para que este possa transpor diferenças geométricas situadas entre dois pontos do trajeto.
Com base neste trecho e em seus conhecimentos, analise as seguintes afirmações:
I – As estações elevatórias são compostas por três partes distintas: bomba, motor e válvula;
II – As estações elevatórias têm como objetivo principal reduzir a energia contida no líquido, pois demasiada energia pode danificar a tubulação;
III – O dimensionamento de estação elevatória deve ser iniciado pelo motor, pois ele será a parte mais importante da unidade;
IV – A tubulação de recalque deverá ser uma medida comercial maior que a tubulação de sucção;
V – O diâmetro econômico é a medida mais apropriada para a tubulação de recalque, sendo esse o primeiro fator a ser dimensionado.
Após essa análise, marque, dentre as alternativas seguintes, aquela que agrupa todas as afirmações verdadeiras.
Escolha uma:
c. V, apenas
A perda de carga unitária é resultante da equação de Hazen-Williams. O significado deste resultado é quanto de energia reduz a cada metro de tubulação percorrida, por isso a unidade metro/metro.
Sabendo o que significa a unidade de perda de carga unitária, calcule quanto de energia será perdida a cada metro de tubulação nas seguintes condições:
Vazão: 6 l/s;
Diâmetro: 20 cm;
Material da tubulação: PVC (C= 150).
Marque a alternativa correta.
Escolha uma:
a. 1,9x10-4 m.
A equação de Hazen-Williams foi desenvolvida para se calcular as perdas de carga de determinado trecho de forma mais prática, com base em dados experimentais. O comprimento total que deve ser multiplicado pelo valor obtido nesta equação deve ser calculado com a somatória de todos os comprimentos equivalentes, referentes aos acessórios hidráulicos e o comprimento linear.
Determinada tubulação de PVC, diâmetro de 10 cm e comprimento de 27 m possui uma válvula de gaveta e dois cotovelos de 90°. Sabendo que esta tubulação tem vazão de 8 l/s e utilizando Hazen-Williams, calcule a perda de carga total deste trecho e marque a alternativa que a representa corretamente.
Escolha uma:
d. 0,36 m.
O valor da perda de carga unitária multiplicado pelo comprimento total da tubulação resulta no valor das perdas de carga totais, incluindo perdas distribuídas e localizadas. No entanto, para que esse valor seja referente às perdas totais, devem estar inclusos todos os comprimentos equivalentes dos acessórios hidráulicos presentes na tubulação.
Determinada tubulação de PVC, diâmetro de 15 cm e comprimento de 64 m possui uma válvula de gaveta (Le: 1,2) e quatro cotovelos de 90° (Le: 5,4). Calcule, utilizando Hazen-Williams, as perdas de carga totais desta, sabendo que ela conduz a vazão de 11 l/s. Marque, dentre as alternativas a seguir, aquela que mais se aproxima do valor obtido.
Escolha uma:
d. 0,21 m.
O conduto equivalente é um único conduto utilizado para representar sistemas hidráulicos complexos. Ele pode ser de diâmetro, comprimento e rugosidade distintos do sistema de tubulações que substitui. Essa técnica é utilizada para simplificação das análisesmatemáticas realizadas nesse tipo de sistema.
Considere determinado sistema de tubulações em série, no qual um dos trechos possui diâmetro de 8” e comprimento de 110 m e outro, 6” e 150 m. Considere que os escoamentos de ambos os trechos possuem fator de atrito (f) de 0,03. Assumindo que o conduto equivalente deste sistema deverá ter 6”, determine seu comprimento.
Dados: 1”= 2,5 cm
Escolha uma:
e. 176,1 m.
A equação de Hazen-Williams faz parte de uma das formas de se calcular as perdas de carga. Esta equação é baseada em resultados experimentais e seu resultado é a perda de carga unitária. De forma prática, o que expressa essa fórmula é quanto de energia o escoamento perde ao percorrer um metro linear de tubulação.
Calcule a perda de energia por metro de tubulação nas seguintes condições:
Vazão: 8 l/s;
Diâmetro: 15 cm;
Material da tubulação: PVC (C= 150).
Marque a alternativa correta.
Escolha uma:
a. 1,37x10-3 m.
O aproveitamento de tubos já utilizados e a ampliação de tubulações são condições facilmente resolvidas com os conceitos de associações de tubulações. Essas associações podem ser realizadas em serie ou em paralelo. A primeira delas é o simples acoplamento de outro trecho linear de tubulação em sequência, aumentando a distância de recalque. A segunda associação é a ligação de um ou mais trechos adicionais, elevando a capacidade de recalque, pois é realizada paralelamente a tubulação.
Conhecendo as possibilidades de associações de tubulações, analise as seguintes sentenças:
I – A associação de tubulações em paralelo faz com que a vazão em cada trecho seja a mesma;
II – A perda de carga na associação em paralelo é a soma das perdas de carga de cada trecho;
III – A associação de tubulações em série promove a divisão da vazão de forma inversamente proporcional à resistência oferecida em cada um dos trechos;
IV – As perdas de carga em determinada associação de tubulações em paralelo possui perdas iguais a qualquer um de seus trechos, pois todos têm a mesma diferença piezométrica.
V – A vazão total da associação em paralelo é a soma das vazões de cada um dos trechos de tubulação.
Dentre as alternativas a seguir, marque aquela que reuni todas as afirmações corretas.
Escolha uma:
c. IV e V, apenas.
A determinação do diâmetro econômico da tubulação de recalque de determinada estação elevatória envolve aspectos financeiros de instalação e operação da unidade. No entanto, há equações simplificadas que podem ser empregadas no pré-dimensionamento da tubulação. A fórmula de Bresse é uma das mais utilizada para esse fim.
Sabendo que se pode aplicar a equação de Bresse para o dimensionamento preliminar da tubulação de recalque, determine o diâmetro econômico da tubulação sob as seguintes condições:
Q= 12 l/s;
Turno de trabalho= 24 h/dia;
k em relação a situação econômica atual: 1,3
Marque a alternativa que apresenta o diâmetro econômico mais próximo ao verdadeiro.
Escolha uma:
d. 0,14 m.