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1ª LISTA DE EXERCÍCIOS DE HIDRÁULICA Professor Frederico Menezes Coelho 2017/2 1) (INEA) Um engenheiro deseja construir uma adutora do reservatório I ao reservatório III, passando pelo ponto II. Para garantir que a adutora fique abaixo da linha piezométrica e evitar escavações antieconômicas foi colocado um reservatório intermediário no ponto II. O esquema a seguir mostra as cotas dos níveis d’água dos reservatórios e os espaçamentos entre eles. A tabela apresenta as perdas de carga para adução de uma vazão de 20 L/s em tubulações de diferentes diâmetros: Diâmetros (mm) 50 75 100 150 Perdas de carga (m/100 m) 232,24 32,18 7,92 1,10 O diâmetro dos trechos de I a II e de II a III são de A) 150 mm. B) 75 mm. C) 50 mm. D) 100 mm e 75 mm, respectivamente. E) 75 mm e 50 mm, respectivamente. 2) (FURNAS) Uma tubulação tem 250 mm de diâmetro e comprimento igual a 1.000 m. Calcular o comprimento de uma tubulação equivalente com 200 mm de diâmetro, admitindo-se que ambos os tipos de tubos tenham a mesma rugosidade. A) 123,44 m. B) 456,78 m. C) 224,55 m. D) 327,68 m. E) 678,43 m. 3) (FURNAS) Numa usina hidroelétrica, o nível da água no canal de acesso está na elevação 550 m, na saída da turbina está na cota 440 m e a tubulação (penstock) tem 660 m de extensão. Calcular a declividade da linha piezométrica admitindo-se que a potência perdida sob a forma de perda de carga nos tubos seja 2% da potência total aproveitável. A) 0,2455 m/m. B) 0,0011 m/m. C) 0,3231 m/m. D) 0,0047 m/m. E) 0,0033 m/m. 4) (INEA) Um engenheiro foi encarregado de reformular o dimensionamento hidráulico das estruturas de desvio de uma usina em função das alterações das vazões levantadas pelo novo estudo de hidrologia. A vazão de projeto da estrutura de desvio aumentou em 2 vezes. Para não subir as cotas das enceradeiras, ele optou por manter a mesma perda de carga do projeto original. A estrutura (adufas), no projeto original, funcionaria a seção plena, supondo que o coeficiente de perda de carga seria o mesmo nos dois casos. Para atender à nova condição de escoamento, o que deve ser feito? (Suponha que o nível de jusante em virtude do aumento na vazão não tem influência no escoamento.) A) Manter a mesma área. B) Aumentar 1,44 (=20,50) vezes a área. C) Dobrar a área. D) Triplicar a área. E) Quadruplicar a área. 5) (INEA) A figura apresenta a geometria do corpo da barragem no trecho de concreto. Considere que: O nível máximo a montante pode atingir a cota de coroamento da barragem (cc) na cota 200m; O peso específico de água é igual a 10.000N/m³; A aceleração da gravidade é igual a 10m/s². Qual é a força (resultante) por metro linear de barragem que a água exerce sobre o corpo da barragem no trecho de concreto? A) 50 N/m B) 100 N/m C) 500 N/m D) 100.000 N/m E) 500.000 N/m 6) (INEA) Na implantação de um canteiro de obras para uma usina, será construído um reservatório (1) que alimentará por gravidade outro reservatório (2) de uma estação de tratamento de água. Você foi encarregado de analisar as alternativas de ligação entre os reservatórios: i) duas tubulações em paralelo, de mesmo diâmetro; ii) uma única tubulação de diâmetro constante. As duas soluções deverão apresentar o mesmo valor de perda de carga. Nas duas hipóteses, o comprimento (L) da linha de traçado da tubulação entre os dois reservatórios é o mesmo (figura), e as perdas de carga localizadas, nesta fase dos estudos, pode ser desprezada. Qual será a relação entre os diâmetros das duas alternativas, considerando D1 = diâmetro da alternativa i) e D2 = diâmetro da alternativa ii)? A) D2 = D1 B) D2 = 2.D1 C) D2 = ½.D1 D) D2 = (4.D1) 1/5 E) D2 = 5 1/4.D1 7) Uma canalização de ferro fundido dúctil com 1.800 m de comprimento e 300 mm de diâmetro está descarregando em um reservatório 60 l/s (cf. figura adiante). Calcular a diferença de nível (Δ) entre a represa e o reservatório, considerando todas as perdas de carga na linha (distribuída e localizada), contendo as seguintes peças: entrada de canalização, 2 curvas de 90º, 2 curvas de 45º, 2 registros de gaveta abertos e uma saída de canalização no trajeto. Depois, verificar o quanto as perdas locais (localizadas) representam da perda por atrito ao longo (distribuída) do encanamento (em %). 8) Um conduto forçado (C=100) de 1,20m de diâmetro e 150m de extensão parte de uma câmara de extravasão para conduzir 4,5m3/s de água extravasada para um rio cujo nível está a 6,50m abaixo do nível máximo que as águas poderão atingir na câmara. Na linha existem 4 curvas de 90˚. Calcule a perda de carga contínua e qual a relação entre as duas curvas. DADOS: Curvas de 90˚: K = 0,40 Entrada normal da canalização: K = 0,50 Saída da canalização: K = 1,0 9) Uma estação elevatória recalca 220l/s de água através de uma canalização antiga, de aço com o fator de atrito de Darcy f=0,37, com 500mm de diâmetro e 1600m de extensão. Qual é a diferença de perda de carga entre essas condições iniciais e caso a canalização seja substituída por uma linha nova de aço com revestimento interno especial (f=0,019)? 10) Uma adutora fornece a vazão de 150l/s, através de uma tubulação de aço rebitado novo (coeficiente de rugosidade de Hazen-Williams C=130), diâmetro de 400mm e 2km de extensão. Determinar a perda de carga na tubulação, por meio da equação de Hazen-Williams, e comparar com a fórmula universal de perda de carga de Darcy (sendo o fator de atrito f=0,015).