LISTA CONDUTOS LIVRES - Hidraulica

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LISTA CONDUTOS LIVRES 
1) Em um canal de seção trapezoidal de declividade constante, com largura de fundo 
de 1,0 m, inclinação dos taludes 1H:1V, a altura d’água é igual a 0,8 m para transportar 
uma vazão de 1,22 m³/s. Classifique os regimes de escoamento através da 
determinação dos números de Reynolds e Froude. (Considere a viscosidade cinemática 
da água de 10-6 m²/s). 
[Rey = 3,74.105 ; Fr = 0,366; Escoamento turbulento e fluvial] 
 
2) Considere o escoamento em um canal retangular largo (B >> y) e de declividade 
constante, o que implicará na condição RH = y. Sabendo que a velocidade média na 
seção vale 0,5 m/s e a altura d’água no canal é de 1,5 m, determine os regimes de 
escoamento conforme os parâmetros adimensionais número de Reynolds e de Froude. 
(Considere a viscosidade cinemática da água de 10-6 m²/s). 
[Rey = 7,5.105 ; Fr = 0,13; Escoamento turbulento e fluvial] 
 
3) Dimensione um canal para irrigação, com leito pedregoso e vegetação nos taludes, 
em muito boas condições, para transportar uma vazão de 0,75 m³/s, com uma 
declividade de fundo de I = 0,0005 m/m, de modo que a velocidade média seja de 0,45 
m/s. Considere a inclinação dos taludes 3H:1V. 
[y = 0,65 m; b = 0,60 m] 
 
4) Qual será a declividade necessária para um canal trapezoidal com talude de 1H:1V, 
revestimento em concreto em más condições, largura de fundo de 2,0 m e altura 
d’água de 1,0 m, conduzir uma vazão de 2,4 m³/s. Calcule a energia específica em uma 
dada seção deste canal. 
[I = 0,0004 m/m ; E = 1,033 m] 
 
5) Calcular a vazão transportada por um canal retangular revestido de nata de 
cimento (n = 0,012) tendo uma declividade de 0,3‰ e pelo canal trapezoidal de terra 
dragada (n=0,025), tendo declividade de 0,4‰. As dimensões de cada um dos canais 
estão representadas nas figuras abaixo. 
 
[QR = 11,55 m³/s ; QT = 3,7 m³/s] 
 
6) Projetar um canal de seção retangular com declividade de fundo I = 0,01 m/m para 
aduzir uma vazão de 5,0 m³/s de água a uma velocidade média na seção de 2,0 m/s. As 
paredes e fundo do canal são de revestimento em concreto em boas condições. 
[y = 0,15 m; b = 16,7 m] 
 
7) Um canal trapezoidal com largura de fundo igual a 2,0 m, inclinação de taludes 
3H:1V, coeficiente de rugosidade n = 0,018 e declividade de fundo de I = 0,0003 m/m, 
escoa uma determinada vazão, de modo que, em comparação a um canal retangular, 
sua área molhada é 2,5 vezes maior. O canal retangular transporta uma vazão de 1,2 
m³/s, com uma altura d’água de 0,55 m e número de Froude de 0,3. Determine a vazão 
transportada pelo canal trapezoidal. 
[Q = 2,73 m³/s] 
 
8) Um projeto de irrigação precisa de 1.500 L/s de água, que deverá ser conduzida 
por um canal de concreto com n = 0,125. A declividade do canal deverá ser de 1‰ e 
sua seção trapezoidal com talude de 0,5H:1V. Qual deverá ser a altura útil do canal e a 
velocidade de escoamento, se sua base for de 60 cm. 
[y = 1,01 m; v = 1,35 m/s] 
 
9) Dimensione um canal trapezoidal, com taludes 2H:1V, declividade de fundo de I = 
0,001 m/m, com taludes e fundo em alvenaria de pedra argamassada, em boas 
condições, para transportar uma vazão de 8,0 m³/s com uma velocidade média de 1,3 
m/s, sendo que a máxima altura d’água deve ser de 1,15 m e a máxima largura na 
superfície livre deve ser de 8,0 m. 
[y = 1,11 m; b = 3,33 m; B = 7,78 m] 
 
10) Qual deve ser a declividade de fundo de um canal trapezoidal com taludes 2H:1V, 
largura de base de 3,0 m para transportar uma vazão de 3,0 m³/s com velocidade 
média de 0,60 m/s. Coeficiente de rugosidade do fundo e taludes n = 0,018. 
[I = 0,0002 m/m] 
 
11) Determine a largura de fundo de um canal com altura d’água igual a 1,25 m e 
declividade dos taludes de 1V:2H, declividade de fundo I = 0,05%, fundo revestido de 
alvenaria de pedra seca em condições regulares, taludes de alvenaria de tijolo com 
argamassa de cimento em boas condições e vazão a ser transportada de 6,75 m³/s. 
[b = 3,82 m] 
 
12) Determine a capacidade de vazão de um canal para drenagem urbana, com 2,0 m 
de base e 1,0 m de altura d’água, declividade de fundo igual a I = 0,001 m/m e taludes 
1,5H:1V. O fundo é de alvenaria de pedra argamassada em más condições e os taludes 
de alvenaria de pedra aparelhada em boas condições. 
[Q = 3,85 m³/s] 
 
13) Determine a capacidade de vazão da canaleta representada abaixo, que apresenta 
coeficiente de Manning para o primeiro talude, fundo e segundo talude de n1 = 0,012, 
n2 = 0,010 e n3 = 0,022, respectivamente, com declividade de fundo I = 0,008 m/m. 
Determine também a energia específica para uma determinada seção desta canaleta. 
 
[Q = 0,135 m³/s; E = 0,23 m] 
 
14) Determine a capacidade de vazão do canal cuja seção é mostrada abaixo. Os 
taludes e o fundo da seção trapezoidal são de alvenaria de pedra aparelhada, em 
condições regulares, e as paredes e fundo da seção retangular são de concreto em 
boas condições. A declividade de fundo é igual a I = 0,001 m/m e a inclinação dos 
taludes 1,5H:1V. 
1 
2 1 
3 
n1 
n2 
n3 
0,50 m 
0,15 m 
 
 
[Q = 3,11 m³/s] 
 
15) Determine a declividade do canal com a seção transversal indicada abaixo, 
sabendo que o mesmo apresenta as paredes laterais, taludes e fundos em alvenaria de 
pedra aparelhada, em condições regulares, escoa uma vazão de 25 m³/s e que deve 
apresentar uma borda livre (altura entre a borda do canal e o nível da água) de 1 
metro. 
 
 
[I = 0,00009 m/m] 
 
16) Determine a capacidade de vazão do canal cuja seção é mostrada abaixo, sabendo 
que a declividade de fundo é igual a I = 0,0005 m/m e o coeficiente de rugosidade n do 
perímetro ABCD vale 0,030 e do perímetro DEF vale 0,040. 
 
 
[Q = 20,9 m³/s] 
 
17) Para a seção composta mostrada na figura abaixo, a inclinação dos taludes vale 
1,5H:1V, o coeficiente de rugosidade dos dois leitos (principal e secundário) n = 0,022 e 
a declividade de fundo do canal I = 0,0002 m/m. Determine a altura d’água no leito 
secundário quando a vazão total escoada for de 90 m³/s. 
 
 
[y = 2,42 m] 
 
18) Um canal de drenagem, em terra com vegetação rasteira nos taludes e fundo, com 
taludes de 2,5H:1V, declividade de fundo I = 30 cm/km, foi dimensionado para uma 
determinada vazão de projeto Q, tendo-se chegado a uma seção com largura de fundo 
b = 1,75 m e altura de água y = 1,4 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 Q = 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? 
a) [Q = 4,35 m³/s] b) [Não] c) [y = 1,57 m] 
 
19) Um canal trapezoidal, em reboco de cimento não completamente liso, com 
inclinação dos taludes 2H:1V, 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. 
[b = 1,13 m; y = 2,4 m; I = 0,00025 m/m] 
 
20) Um canal trapezoidal deve transportar, em regime uniforme, uma vazão de 3,25 
m³/s, com uma declividade de fundo de I = 0,0005 m/m trabalhando na seção de 
mínimo perímetro molhado. A inclinação dos taludes é de 0,5H:1V e o revestimento 
será em alvenaria de pedra argamassada em condições regulares. Determine a altura 
de água e a largura de fundo do canal. 
[y = 1,56 m; b = 1,93 m] 
 
21) Dimensione um canal trapezoidal, com taludes 2H:1V, declividade de fundo de I = 
0,001 m/m, revestimento dos taludes e fundo em alvenaria de pedra argamassada, em 
condições regulares, para transportaruma vazão de 6,5 m³/s. Calcule a velocidade 
média e verifique se a seção encontrada é de mínimo perímetro molhado, sendo que a 
seguinte condição deverá ser aplicada: b = 4y. 
[y = 1,03 m; b = 4,12 m; v = 1,02 m/s; Não] 
 
22) Determine a capacidade de vazão de um canal trapezoidal, com taludes 1,5H:1V, 
de alvenaria de pedra argamassada, em condições regulares, e fundo de alvenaria de 
pedra aparelhada, também em condições regulares. A altura d’água em regime 
uniforme é 0,80 m e a largura de fundo de 1,60 m. Verifique se esta seção é de mínimo 
perímetro molhado e calcule o número de Froude do escoamento. A declividade de 
fundo é de I = 0,0007 m/m. 
[Q = 1,72 m³/s ; Não ; Fr = 0,328] 
 
 
23) Considere que um canal retangular com largura de fundo igual a 5,0 m que conduz 
uma vazão de 20,5 m³/s e possui uma altura normal de 2,42 m. Determine: 
a. O regime de escoamento e a energia específica do canal. 
b. A energia específica crítica. 
c. A altura alternada do canal para a mesma vazão de escoamento. 
a) [Declividade Forte] b) [y = 1,30 m] c) [Ressalto Fraco] 
 
24) Considere um canal retangular com 1,20 m de largura de fundo. Quais são as duas 
profundidades nas quais é possível ter um escoamento de 3,5 m³/s de água com uma 
carga específica de 2,86 m? Faça um esboço da curva (y x E) para a vazão constante. 
[(Ec; yc) = (1,43; 0,95) ; (E0; y01)= (2,86; 0,42) ; (E0; y02)= (2,86; 2,81)] 
 
25) Um longo canal retangular de 0,5 m de largura, n = 0,018 e I0 = 0,0047 m/m, 
transporta uma vazão de 0,055 m³/s. Colocando-se no canal um vertedor retangular de 
parede espessa de 0,10 m de altura, a energia total imediatamente antes do vertedor 
será de 0,27 m e após o vertedor formou-se um ressalto. Determinar: 
a. A altura normal e o regime de escoamento do canal. 
b. As alturas d’água formadas imediatamente antes e depois do vertedor. 
c. As alturas conjugadas do ressalto. 
d. O esboço do perfil d’água, identificando os fenômenos e suas alturas. 
a) [y0= 0,14 m e Escoamento lento] b) c) e d) [Esc. Unif. (0,14 m) / Curva M1 
(0,14 a 0,26 m) / Vertedor (0,26 a 0,055 m) / Curva M3 (0,055 a 0,08 m) / Ressalto (0,08 
a 0,14 m) / Esc. Unif. (0,14 m)] 
 
26) Em um canal retangular de largura de fundo igual a 1,0 m e vazão de 4,1 m³/s, a 
altura normal será de 0,8 m para o escoamento. Em uma determinada seção foi 
colocada no fundo do canal, uma estrutura curta (degrau) de 0,5 m de altura. 
Admitindo-se que por conta desse degrau haverá uma elevação do nível d’água para 
2,1 m imediatamente a sua montante, determine: 
a. O regime de escoamento do canal e a energia específica inicial. 
b. As alturas d’água e os fenômenos formados a montante do degrau. 
c. As alturas d’água e os fenômenos formados a jusante do degrau. 
d. O esboço do perfil d’água, identificando os fenômenos e suas alturas. 
a) [Escoamento torrencial e E0 = 2,14 m] b) c) e d) [Esc. Unif. (0,8 m) / Ressalto (0,8 a 
1,71 m) /Curva S1 (1,71 a 2,1 m) / Degrau (2,1 a 0,75 m) / Curva S3 (0,75 a 0,8 m) / Esc. 
Unif. (0,8 m)] 
 
27) Um canal retangular, suficientemente longo, escoa uma vazão de 8,5 m³/s, em 
regime uniforme, com uma altura d’água de 1,5 m e uma largura de 3,0 m. Em uma 
determinada seção do canal, um degrau de 0,60 m de altura é construído no fundo do 
canal Admitindo-se que por conta desse degrau haverá uma elevação do nível d’água a 
montante e que a altura d’água imediatamente a jusante do degrau será de 0,48 m, 
determine: 
a. O regime de escoamento do canal e a energia específica inicial. 
b. As alturas d’água e os fenômenos formados a montante do degrau. 
c. As alturas d’água e os fenômenos formados a jusante do degrau. 
d. O esboço do perfil d’água, identificando os fenômenos e suas alturas. 
a) [Escoamento fluvial e E0 = 1,68 m] b) c) e d) [Esc. Unif. (1,5 m) / Curva 
M1 (1,5 a 2,16 m) / Degrau (2,16 a 0,48 m) / Curva M3 (0,48 a 0,53 m) / Ressalto (0,53 a 
1,5 m) / Esc. Unif. (1,5 m)] 
 
28) Um pequeno canal trapezoidal com 0,5 m de largura, taludes 1H:1V, declividade 
de fundo I0 = 0,030 m/m, coeficiente de rugosidade n 0,02, transporta, em regime 
permanente e uniforme uma vazão de 0,30 m³/s. Em uma determinada seção existe 
um vertedor trapezoidal, tipo Cipolletti, com largura de soleira igual a 1,0 m e altura p 
= 1,0 m. Determine: 
a. O tipo de declividade do canal. 
b. A altura d’água imediatamente a montante do vertedor. 
c. O tipo do ressalto formado. 
a) [Declividade Forte] b) [y = 1,30 m] c) [Ressalto Fraco] 
 
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