Hidráulica e Hidrologia

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5º Semestre 
Everton André 
Engenharia Civil 
UNIP-Campinas 
504X - HIDRAULICA E HIDROLOGIA 
 
 
 
I – EMENTA 
 
Escoamentos em condutos sob pressão: Fórmula Universal e fórmulas práticas de 
perda de carga. Perdas de carga localizadas. Redes ramificadas e malhadas: Vazão 
fictícia. Método de Hardy Cross. Bombas e instalações de recalque: Curvas e 
associações. Cavitação. Ciclo hidrológico. Precipitação. Formação das chuvas. Medição 
das chuvas. Processamento de dados pluviométricos. Bacias hidrográficas: 
Características topográficas, fluvio-morfolólogias e geológicas das bacias hidrográficas. 
Drenagem urbana: Projeto de microdrenagem. Projeto de macrodrenagem. 
 
II - OBJETIVOS GERAIS 
 
Desenvolvero raciocínio, o interesse e a intuição técnico-científica no aluno. Incentivar 
o interesse pelo conhecimento da hidráulica e da hidrologia e de sua importância na 
Engenharia Civil. Desenvolver no aluno a necessária conceituação da importância de 
compatibilizar os conceitos de engenharia hidráulica e hidrológica com as condições de 
meio ambiente circundante. Apresentação da circulação e escoamento da água na 
natureza e fenômenos correlatos. Quantificação desses fenômenos de escoamentos 
para aplicação em Engenharia Civil. 
 
II - OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
 
Desenvolver no aluno aptidão para a utilização de conceitos da Hidráulica e Hidrologia 
na Engenharia Civil. Desenvolver aptidão para resolução de projetos de obras 
hidráulicas e seu embasamento hidrológico. Fornecer subsídios para o aprendizado de 
outras disciplinas que utilizem os conhecimentos da hidráulica e hidrológica. 
 
IV - CONTEÚDO PROGRAMÁTICO 
 
1. PERDAS DE CARGAS DISTRIBUIDAS E LOCALIZADAS EM TUBULAÇÕES 
1.1. Experiência de Reynolds. 
1.2. Equação universal da perda de carga. 
1.3. Diagrama de Moody. 
1.4. Fórmulas práticas: Hazen-Willians, Fair-Wipple-Hisao, Flamant. 
1.5. Perda de carga localizada 
1.5.1. Método dos Ks. 
1.5.2. Métodos dos comprimentos equivalentes. 
1.6. Posição da tubulação com relação à linha piezométrica. 
 
2. REDES DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA 
 
2.1. Rede ramificada. 
2.1.1. Cálculo de rede ramificada. Conceito de vazão fictícia. 
2.2. Rede malhada. 
2.2.1. Métodos de cálculo. Hardy-Cross. 
 
3. BOMBAS E INSTALAÇÕES DE RECALQUE 
 
3.1. Canalização de recalque. 
3.1.1. Fórmulas de Bresse e Forsheimer 
3.2. Curva característica de bombas e tubulações. 
3.3. Associações em série e paralelo. 
3.4. Cavitação. 
3.4.1. N.P.S.H. 
3.4.2. Coeficiente de cavitação de Thoma. 
 
 
4. HIDROLOGIA 
 
4.1. Importância e aplicação da hidrologia. 
4.2. O ciclo hidrológico. 
4.3. Métodos de estudos. 
1.4. Precipitação. 
4.4.1. Generalidades. 
4.4.2. Formação e tipo de chuvas. 
4.4.3. Medição e aparelhos medidores. 
4.4.4. Processamento dos dados pluviométricos. 
4.4.5. Detecção de erros grosseiros. 
5. PRECIPITAÇÕES 
 
5.1. Alturas pluviométrica diárias, mensais e anuais. 
5.1.1. Precipitação média sobre uma área. 
5.1.1.1. Método da média aritmética. 
5.1.1.2. Método de Thiessen. 
5.1.1.3. Método das isoietas. 
5.2. Variação da intensidade de precipitação com a duração e a freqüência. 
5.2.1 Equação da chuva para várias cidades brasileiras. 
5.2.3. Variação da intensidade média de precipitação com a área da bacia hidrográfica. 
 
6. BACIAS HIDROGRÁFICAS 
 
6.1. Introdução. 
6.2. Individualização da bacia hidrográfica. 
6.3. Características topográficas. 
6.3.1 Delimitação e área da bacia. 
6.3.2 Curvas características. 
6.3.3 Altitudes características. 
6.3.4 Curva de distribuição das declividades da bacia. 
6.3.5 Perfil longitudinal do curso de água. 
6.4. Características fluvio – morfológicas. 
6.4.1 Forma da bacia. 
6.4.2 Rede de drenagem. 
6.5. Características geológicas. 
6.6. Cobertura da bacia contribuinte. 
 
7. ESCOAMENTO SUPERFICIAL 
 
7.1. Introdução 
7.2. Componentes do escoamento dos cursos de água 
7.3. Grandezas características 
7.3.1. Bacia hidrográfica 
7.3.2. Vazão 
7.3.3. Freqüência 
7.3.4. Coeficiente de deflúvio runnoff 
7.3.5. Tempo de concentração 
8. DRENAGEM URBANA 
 
8.1 Projeto de microdrenagem. 
8.4.1 Vazão de dimensionamento pelo método racional. 
8.4.4.1 Área contribuinte. 
8.4.4.2 Fatores de redução ou ampliação da vazão. 
8.4.2 Capacidade de escoamento dos sistemas de drenagem. 
8.4.2.1 A sarjeta como elemento de drenagem das vias públicas. 
8.4.2.2 Bocas-de-lobo. 
8.4.2.3 Tubos circulares de concreto. 
8.4.2.4 Fatores de redução da capacidade de escoamento. 
8.4.3 Disposição dos componentes. 
8.4.3.1 Traçado preliminar. 
8.4.3.2 Coletores. 
8.4.3.3 Bocas-de-lobo. 
8.4.3.4 Poços de visita e de queda. 
8.4.3.5 Caixas de ligação. 
8.4.3.6 Planilha der cálculo. 
8.2 Projeto de macrodrenagem. 
8.3 Exemplos de dimensionamento. 
 
 
V - ESTRATÉGIA DE TRABALHO 
 
O aluno, ao findar o curso, deverá ter um conceito básico geral dos fenômenos 
hidráulicos e hidrológicos, e estará apto a cursar as disciplinas, subseqüentes da grade 
curricular, associadas aos problemas provocadas pela falta e excesso de chuvas, o que 
o capacitará a entender e fazer projeto hidrológico de obras hidráulicas. O estudante 
estará capacitado a desenvolver projetos de drenagem urbana. 
Para alcançar os objetivos as atividades constarão de: 
1. Atividades Docentes: 
Exposição da matéria com soluções de exercícios de fixação, apresentação de 
problemas práticos com ilustrações utilizando multimídia, fotografias, e etc. 
2. Atividades Discentes: 
Em sala de aula: Solução de problemas para a fixação dos fundamentos básicos da 
hidrologia Atividades extra classe: Solução de problemas práticos e elaboração de 
trabalhos e projetos de micro e macro drenagem. 
 
VI – AVALIAÇÃO 
 
O desempenho do aluno será avaliado bimestralmente, de acordo com as normas de 
avaliação do curso. 
 
VII - BIBLIOGRAFIA 
 
Bibliografia Básica: 
AZEVEDO NETO, J. M. “Manual de Hidráulica“, Editora Edgard Blucher, São Paulo, 
2008. 
TUCCI, M.E. CARLOS A “Hidrologia“, UFRGs, Rio Grande do Sul, 2008. 
BAPTISTA, MARCIO BENEDITO; LARA, MARCIA, “Fundamentos de Engenharia 
Hidráulica”, Editora UFMG, Minas Gerais, 2003. 
GRIBBIN, JOHN E., “Introdução à Hidráulica, Hidrologia e Gestão de Águas Pluviais”, 
Editora Cengage Learning, 3a Edição, São Paulo, 2009. 
 
Bibliografia Complementar: 
CHOW, V. T. “Open-Channel Hydraulics”, Editora Mc Graw Hill – International, 2000 
(atual). 
VILELA, S. M; MATTOS, A “Hidrologia Aplicada” Editora MC Graw Hill, São Paulo, 2000. 
LENCASTRE, A. “Manual de Hidráulica Geral”, Editora Edgard Blucher, São Paulo, 2000 
(atual). 
GARCEZ, L.N; “Elementos de Engenharia Hidráulica e de Máquinas, ”Editora Edgard 
Blucher, São Paulo, 2006. 
PIMENTA, C.F. “Curso de Hidráulica Geral”, Editora LTC, Rio de Janeiro, 2006. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Exercícios propostos pelo site da Unip 
 
Exercício 1: 
Os termos V2/2g, P/γ e Z, presentes na equação do teorema de Bernoulli, são cargas que representam 
formas de energia. Designam, respectivamente, as energias 
 
A - cinética, piezométrica e potencial. 
B - cinética, potencial e piezométrica. 
C - piezométrica, cinética e potencial. 
D - piezométrica, potencial e cinética. 
E - potencial, cinética e piezométrica. 
 
Exercício 2: 
Com base na equação da continuidade da Hidrodinâmica, supondo movimento permanente e líquido 
incompressível, em uma linha cuja área da seção interna é de 0,159 m2 e pela qual passa uma vazão de 
318 L/s, a velocidade da água é de 
 
A - 0,5 m/s. 
B - 1,0 m/s. 
C - 1,5 m/s. 
D - 2,0 m/s 
E - 2,5 m/s 
 
Exercício 3: 
Em uma instalação predial de água fria, utilizando-se tubulação em PVC rígidoDN50, as peças 
apresentam os seguintes comprimentos equivalentes: curva 90° – 1,30 m; tê saída lateral – 7,60 m; 
registro de gaveta aberto – 0,80 m. Em um trecho que possui comprimento real igual a 15,00 m, dois 
registros de gaveta abertos, quatro curvas 90° e quatro tês saída lateral, a pressão disponível no ponto 
inicial é 9,61 mca. Se a perda de carga unitária é de 0,05 mca/m, então a pressão no ponto final do trecho 
(jusante) é de 
 
A - 6,0 mca. 
B - 7,0 mca. 
C - 8,0 mca. 
D - 8,4 mca. 
E - 8,8 mca. 
Exercício 4: 
Uma adutora de água tratada aduz água ao reservatório de distribuição segundo a velocidade de 
escoamento de 1,0 m/s. Considere a perda de carga devida exclusivamente às seguintes singularidades: 
entrada (k=0,50), saída (k=1,0), 4 curvas de 90° (k=0,40) e 8 curvas de 45° (k=0,20). Essa perda é de 
aproximadamente 
 
A - 0,48 m. 
B - 4,7 m. 
C - 2,4 m. 
D - 0,47 m. 
E - 0,24 m. 
Exercício 5: 
A velocidade de escoamento de uma tubulação de recalque de 100 mm de diâmetro, sujeita a uma vazão 
de adução de 15,70 L/s, é de 
 
A - 0,02 m/s.z 
B - 0,05 m/s. 
C - 0,5 m/s. 
D - 2,0 m/s. 
E - 5,0 m/s. 
 
REDES DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Exercício 1: 
O controle operacional de um sistema de abastecimento de água indica o volume de 340 m³. O 
maior consumo horário de água foi registrado no dia em que foram consumidos 4800 m³ de água. 
Com base nesses registros, o coeficiente de variação máxima horária da vazão é igual a 
A - 1,2. 
B - 1,4. 
C - 1,5. 
D - 1,6. 
E - 1,7. 
Exercício 2: 
Para o dimensionamento da rede de distribuição de um sistema de abastecimento de água 
dotado de um reservatório de distribuição, a determinação da vazão de início de plano deve 
considerar 
A - as variações médias diária e horária da vazão. 
B - somente a variação máxima diária da vazão. 
C - somente a variação média horária da vazão. 
D - as variações máximas diária e horária da vazão. 
E - somente a variação máxima horária da vazão. 
Exercício 3: 
No dimensionamento de uma rede de distribuição de água, caso sejam obtidas pressões 
inferiores ao mínimo desejado, os procedimentos a serem tomados para elevação da carga 
piezométrica são 
A - diminuir o diâmetro das tubulações. 
B - aumentar o nível d’água do reservatório e/ou aumentar o diâmetro das tubulações. 
C - aumentar o nível d’água do reservatório e/ou diminuir o diâmetro das tubulações. 
D - diminuir o nível d’água do reservatório e/ou diminuir o diâmetro das tubulações. 
E - diminuir o nível d’água do reservatório e/ou aumentar o diâmetro das tubulações. 
Exercício 4: 
De acordo com a norma NBR 12.218/1994, da ABNT, que define as condições gerais e 
específicas para projetos de redes de distribuição de água para abastecimento público, as 
pressões estática máxima e dinâmica mínima de uma rede de distribuição de água devem ser, 
em kPa, respectivamente, 
A - 300 e 150. 
B - 400 e 100. 
C - 400 e 150. 
D - 500 e 100 
E - 500 e 150 
 
Exercício 5: 
Deseja-se pré-dimensionar o conduto alimentador de uma rede de distribuição (conduto de saída 
do reservatório de distribuição até a entrada da rede) que deverá abastecer uma população de 
24.000 habitantes, considerando os seguintes fatores: 
Consumo per capita = 100 litros/habitante.dia. 
Coeficiente do dia de maior consumo (k1) = 1,20. 
Coeficiente da hora de maior consumo (k2) = 1,50. 
A tabela 2.1 fornece os limites de vazões para as tubulações em função das velocidades 
máximas recomendadas pela norma NBR 12.218/1994, da ABNT: 
 
Para atender à demanda desejada e aos limites estabelecidos pela tabela indique o menor 
diâmetro, em mm, para o conduto alimentador. 
 
A - 150 
B - 200 
C - 250 
D - 300 
E - 400 
 
 
 
 
 
Exercício 1: 
Um rio de uma cidade brasileira, canalizado 
na década de 1940, tem extravasado com 
muito mais frequência do que quando foi 
construído. A principal razão para essas 
enchentes é 
 
A - Um erro no dimensionamento da vazão de 
projeto, resultando em um canal com uma seção 
transversal muito pequena. 
B - O fato de o regime de chuvas na cidade ter 
mudado radicalmente, pois hoje chove muito mais. 
C - O fato de a bacia hidrográfica de contribuição ter 
aumentado. 
D - O fato de a área urbanizada e impermeabilizada 
da bacia hidrográfica ser hoje muito maior. 
E - Um erro na escolha do período de retorno. 
 
Exercício 2: 
Em uma bacia hidrográfica o uso não-
consuntivo da água é realizado por 
 
A - navegação fluvial, irrigação, pesca. 
B - recreação, dessentação de animais, 
geração de energia. 
C - abastecimento urbano, irrigação, 
recreação. 
D - navegação fluvial, geração de energia, 
pesca. 
E - abastecimento industrial, controle de cheia, 
preservação. 
 
 
 
 
 
 
Exercício 1: 
São exemplos de métodos para cálculo de precipitação média de uma bacia 
 
Aritmético, Thornthwaite e Mather. 
B - Thiessen, Isoieta e Thornthwaite. 
C - Isoieta, Thornthwaite e Mather. 
D - Aritmético, Thiessen e Isoieta. 
E - Aritmético, Isoieta e Mather. 
Exercício 2: 
Para determinar a precipitação média de uma bacia, linhas poligonais aplicam-se no método 
 
A - Isoieta. 
B - Mather. 
C - Thiessen. 
D - Aritimético. 
E - Thornthwaite. 
Exercício 3: 
Uma estação pluviométrica X ficou inoperante durante um mês, no qual uma tempestade ocorreu. 
As medições da tempestade em três estações vizinhas, A, B e C, foram, respectivamente, de 47 
mm, 43 mm e 51 mm. As precipitações médias normais anuais nas estações X, A, B e C são, 
respectivamente, 694 mm, 826 mm, 752 mm e 840 mm. A precipitação na estação X 
corresponde: 
A - 44,0 mm. 
B - 42,0 mm. 
C - 40,0 mm. 
D - 38,0 mm. 
E - 36,0 mm. 
 
TRABALHO PARA ENTREGA 
 
Exercício 1: 
 Uma adutora de água tratada aduz água do reservatório de distibuição segundo a velocidade de 
escoamento de 1,0 m/s. Aperda de carga exclusivamente devida às seguintes singularidades: 
entrada (k= 1,0), saída de canalização (k=0,5), 4 curvas de 90° (k= 0,4) e 8 curvas de 45° (k=0,2), 
é de aproximadamente: 
 
A - 0,24 m. 
B - 0,48 m. 
C - 4,7 m. 
D - 0,47 m. 
E - 2,4 m. 
Exercício 2: 
A sigla NPSH é adotada universalmente para designar a energia disponível na sucção. O NPSH 
apontado como uma característica hidráulica da bomba fornecida pelo fabricante leva o nome de 
NPSH 
 
A - livre. 
B - disponível. 
C - requerido. 
D - útil. 
E - padrão. 
Exercício 3: 
Em determinado estudo de engenharia verificou-se que a velocidade econômica para uma 
extensa linha de recalque é de 1 m/s. A vazão necessária a ser fornecida pela bomba é de 360 
m3/h. Sabendo que Q = V.A, o diâmetro aproximado da tubulação na linha será de 
 
A - 0,36 m. 
B - 2,76 m. 
C - 2,41m. 
D - 0,21 m. 
E - 0,70 m. 
 
 
 
Exercício 4: 
No que concerne à relevância dos fenômenos hidráulicos nas obras de construção civil, é 
incorreto concluir que 
 
A - comprimentos equivalentes de tubulações podem ser usados para a estimativa das 
perdas de carga localizadas. 
B - se um fluído em conduto forçado tem seu fluxo abruptamente interrompido pode haver 
o chamado golpe de aríete. 
C - a altura manométrica, a altura estática e as perdas devem ser consideradas no cálculo 
da bomba a ser usada no sistema. 
D - as pobas hidráulicas podem sofrer danos devido à cavitação. 
E - não existe risco associado à erosão quandoos pilares das pontes de concreto são 
diretamente conectados aos blocos de fundação. 
Exercício 5: 
Existe um curso de água que, em geral, escoa durante as estações chuvosas e seca nas 
estiagens. Este curso de água é denominado 
 
A - perene. 
B - intermitente. 
C - efêmero. 
D - casual. 
E - temporão. 
Exercício 6: 
Existe um tipo de precipitação que resulta da ascensão mecânica de correntes de ar úmido 
horizontal sobre barreiras naturais, tais como montanhas, tendo como exemplo as precipitações 
em serras. Esta precipitação é denominada 
 
A - convectiva. 
B - ciclônica. 
C - orográfica. 
D - pluviométrica. 
E - convencional. 
Exercício 7: 
Existe uma denominação para o tempo que a chuva que cai no ponto mais distante da secção 
considerada de uma bacia leva para atingir esta secção. Este é denominado como tempo de 
 
A - acumulação. 
B - recorrência. 
C - percurso. 
D - escoamento. 
E - concentração. 
Exercício 8: 
Para a alimentação do reservatório superior de um edifício necessita-se de um sistema de 
recalque de água com vazão de 12 litros por segundo. Se a altura manométrica do sistema de 
recalque é de 75 m e a bomba utilizada possui um rendimento de 80%, então sua potência, em 
cv, é de 
 
A - 5. 
B - 10. 
C - 15. 
D - 20. 
E - 25. 
Exercício 9: 
Considere as afirmativas abaixo: 
I. A cavitação é a formação de bolhas de vapor causada por uma subpressão em consequência 
da baixa velocidade do rotor ou do excesso de altura de sucção. 
II. O fenômeno conhecido como golpe de aríete ocorre somente em bombas hidráulicas. 
III. Dentre os efeitos da cavitação pode-se citar o barulho excessivo, a vibração e a corrosão dos 
materiais da bomba hidráulica. 
IV. O golpe de aríete resulta de uma súbita interrupção do escoamento de um fluído. 
Está correto o que se afirma em 
 
A - I e II 
B - I e III 
C - III e IV 
D - I, III e IV 
E - I, III e IV 
Exercício 10: 
Em uma adutora de recalque a relação entre a altura total de recalque (Hr), a perda de carga 
total (Ht) e a altura manométrica (Hman) pode ser escrita como 
 
A - Hman = Ht - Hr 
B - Hman = Ht x Hr 
C - Hman = Ht / Hr 
D - Hman = Ht + Hr 
E - Hr = Ht + Hman 
 
 
 
 
 
 
 
 
	REDES DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA