Hidraulica Geral

ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS

Engenharia Civil

5ª Série Hidráulica Geral

A atividade prática supervisionada (ATPS) é um método de ensino-

aprendizagem desenvolvido por meio de um conjunto de atividades

programadas e supervisionadas e que tem por objetivos:

� Favorecer a aprendizagem.

� Estimular a corresponsabilidade do aluno pelo aprendizado eficiente e

eficaz.

� Promover o estudo, a convivência e o trabalho em grupo.

� Desenvolver os estudos independentes, sistemáticos e o autoaprendizado.

� Oferecer diferenciados ambientes de aprendizagem.

� Auxiliar no desenvolvimento das competências requeridas pelas Diretrizes

Curriculares Nacionais dos Cursos de Graduação.

� Promover a aplicação da teoria e conceitos para a solução de problemas

relativos à profissão.

� Direcionar o estudante para a emancipação intelectual.

Para atingir estes objetivos as atividades foram organizadas na forma de

um desafio, que será solucionado por etapas ao longo do semestre letivo.

Participar ativamente deste desafio é essencial para o desenvolvimento das

competências e habilidades requeridas na sua atuação no mercado de trabalho.

Aproveite esta oportunidade de estudar e aprender com desafios da vida

profissional.

AUTOR:

Evaldo Miranda Coiado – Faculdade Anhanguera de Jundiaí - FPJ

Engenharia Civil – 5ª Série – Hidráulica Geral

Evaldo Miranda Coiado 2

COMPETÊNCIAS E HABILIDADES

Ao concluir as etapas propostas neste desafio, você terá desenvolvido as competências e habilidades descritas a seguir:

� Capacidade de entender os regimes de escoamentos, laminar e turbulento; � Capacidade de apresentar soluções para os problemas que se apresentam associados

aos escoamentos sob pressão; � Capacidade de projetar e calcular redes de abastecimento de água; � Capacidade para iniciar o dimensionamento hidráulico de instalações hidráulicas

prediais.

Produção Acadêmica Descrição do que será produzido. Exemplos: • Relatórios parciais, com os resultados das pesquisas realizadas no final de cada

Etapa.

Participação Esta atividade será, em parte, desenvolvida individualmente pelo aluno e, em parte,

pelo grupo. Para tanto, os alunos deverão: • organizar-se, previamente, em equipes de 03 participantes; • entregar seus nomes, RAs e e-mails ao professor da disciplina e • observar, no decorrer das etapas, as indicações: Aluno e Equipe.

DESAFIO Ao final do desafio a equipe deverá apresentar um relatório que contemple as habilidades necessárias para a solução lógica de problemas hidráulicos através do uso da teoria vinculada com a prática matemática. O presente desafio apresenta questões que têm como objetivo verificar o aprendizado da disciplina de Hidráulica, da grade curricular do Curso de Engenharia – Habilidade Engenharia Civil. ETAPA № 1

� Aula-tema: Regimes de escoamento em condutos sob pressão – Perdas de carga distribuídas. Equação Universal de perda de carga

Esta atividade é importante para que você esteja apto para: identificar os parâmetros

envolvidos na resistência em condutos sob pressão; distinguir os regimes de escoamentos; selecionar adequadamente a equação a ser utilizada na definição do coeficiente de perda de carga.

Realizar adequadamente a conversão de unidades; perceber a transformação das modalidades de energia; solucionar problemas complexos que envolvam a resistência ao escoamento em condutos sob pressão; fazer uso adequado da Equação Universal de Perda de Carga e da equação da energia para fluídos reais.

Para realizá-la, é importante seguir os passos descritos. PASSOS



Passo 1 (Equipe) Escolha a sua equipe de trabalho e entregue ao seu professor os nomes, RAs e e-mails dos alunos. A equipe deve ser composta de no máximo 3 alunos. Passo 2 (Equipe) Ler o capítulo 1 do “livro” de Coiado (2003), presente na bibliografia da disciplina e posteriormente resolver os exercícios que se desenvolverão a seguir, nos próximos passos. Passo 3 (Equipe) Considere a situação prática apresentada na figura 1. Nos ensaios, de uma tubulação com 50mm de diâmetro, realizados num laboratório, para uma vazão de 58,9 (L/s) as leituras nos manômetros (M1) e (M2), mostrados na figura 1, foram respectivamente, 500,0 mca e 206,5 mca. Dados: viscosidade cinemática ( νágua = 10-6 m2/s); aceleração da gravidade (g=9,81 m/s2). Pede-se: a) Defina o regime de escoamento; b) Determine os valores das rugosidades absoluta e relativa; d) Mantendo-se as mesmas condições hidráulicas, determine qual deverá ser a leitura no manômetro 2, no caso de inclinar o tubo de um ângulo de 450 no sentido anti-horário. e) Que transformação de energia ocorreu ao inclinar o tubo?.

Figura 1 Observação: Para a definição do regime de escoamento o estudante deverá, a partir das informações, calcular o número de Reynolds, e o fator de atrito utilizando a Equação Universal de Perda de Carga. Com o auxílio do Diagrama de Moody definir o regime de escoamento e a rugosidade relativa. Lembro que cada uma das parcelas da equação de energia (Equação de Bernoulli para fluídos reais) representa modalidades distintas de energia. Leia os capítulos 1.1 ao 1.3 do livro indicado no passo 01.

Faça leitura complementar das seguintes referências: - AZEVEDO NETTO, José M. de e outros (2002). Manual de Hidráulica. 8a. Edição. São Paulo. Edgard Blücher. - RODRIGO, Porto de Melo. Hidráulica Básica (2006). Escola de Engenharia de São Carlos. Projeto REENGE. Publicação EESC-USP. São Carlos, SP.



Passo 4 (Equipe) Considere a situação prática apresentada na figura 2. Os reservatórios (R1) e (R2) apresentados na figura 2 estão interligados por uma tubulação com 1500 m de comprimento. Pede-se: a) A vazão de água que será veiculada do (R1) para o (R2) no caso da tubulação ser de seção circular, com rugosidade absoluta e=0,28mm, e diâmetro D=0,40m. b) Para uma vazão veiculada de 149 L/s de (R1) para o (R2) dimensionar a adutora caso fosse de seção quadrada admitindo-se uma nova rugosidade absoluta e=0,60mm. Dados: viscosidade cinemática (υágua=10-6 m2/s); aceleração da gravidade (g=9,81 m/s2).

Figura 2

Observação: No dimensionamento o estudante deverá utilizar o processo iterativo,.uma vez que o número de incognitas é maior que o número de equações, para isto use o Diagrama de Moody como apoio. Para fixar ainda mais os conceitos, sugiro que o estudante utilize também a equação de Koide (1998). Compare os resultados obtidos, utilizando esta equação e o processo iterativo. A equação de Koide (1998) encontra-se no item (1.3.4) do “livro”, Coiado (2003). Para o caso seção não circular é importante rever o conceito de condição de equivalência: item (1.3.5) do “livro”, Coiado (2003). Faça leitura complementar das seguintes referências: RODRIGO, Porto de Melo. Hidráulica Básica (2006). Escola de Engenharia de São Carlos. Projeto REENGE. Publicação EESC-USP. São Carlos, SP.

Passo 5 (Equipe) Considere a situação prática apresentada na figura 3. Água deve ser transportada por gravidade da represa (1) para a represa (2), figura 3, através do túnel de rocha com rugosidade absoluta igual a (e=2,4 mm), com 38.760 m de comprimento de seção retangular, conforme desenho mostrado na figura 2, para transportar uma vazão de 312,5 L/s. Pede-se: dimensionar o túnel, ou seja, calcular a dimensão (a).



Figura 3

Observação: No dimensionamento o estudante deverá utilizar o processo iterativo,.uma vez que o número de incognitas é maior que o número de equações, para isto use o Diagrama de Moody como apoio. Para fixar ainda mais os conceitos, sugiro que o estudante utilize também a equação de Koide (1998). Compare os resultados obtidos, utilizando esta equação e o processo iterativo. A equação de Koide (1998) encontra-se no item (1.3.4) do “livro”, Coiado (2003). Para o caso seção não circular é importante rever o conceito de condição de equivalência: item (1.3.5) do “livro”, Coiado (2003). Faça leitura complementar das seguintes referências: RODRIGO, Porto de Melo. Hidráulica Básica (2006). Escola de Engenharia de São Carlos. Projeto REENGE. Publicação EESC-USP. São Carlos, SP. Passo 6 (Equipe) Entregar os exercícios respondidos para o professor em papel sulfite A4, contendo nome, RA, série, disciplina, data e nome do professor. ETAPA № 2

� Aula-tema: Equações empíricas para o cálculo da perda de carga distribuída

Esta atividade é importante para que você esteja apto para: selecionar adequadamente a equação empírica a ser utilizada em cada situação, considerando as limitações de cada uma das equações; fazer uso correto de cada uma das equações empíricas; calcular cotas piezométricas e pressão dinâmica efetiva (pressão disponível) em posições estratégicas do sistema de tubulação; fixar os conceitos de canalização ligados em série e paralelo; solucionar problemas práticos complexos.

Para realizá-la, é importante seguir os passos descritos. PASSOS



Passo 1 (Equipe) Ler o capítulo 1.3.6. do “livro” Coiado (2003) e posteriormente resolver os exercícios que se desenvolverão a seguir, nos próximos passos. Passo 2 (Equipe) Considere a situação prática apresentada na figura 4. Nos ensaios, de uma tubulação com (¾) polegada de diâmetro, realizados num laboratório, para uma vazão de 0,2 (L/s) as leituras nos manômetros (M1) e (M2), mostrados na figura 4, foram respectivamente, 2,0 N/cm2 e 1,5 N/cm2. Pede-se: a) Determine o valor do comprimento (L) da tubulação considerando a tubulação de aço galvanizado e de PVC rígido. b) No caso de diferenças encontradas entre os resultados façam comentários. c) É correto fazer o cálculo do valor do comprimento (L) do tubo utilizando a equação de Hazen-Williams?. Justifique.

Figura 4

Observação: Cuidado com valor do diâmetro interno a ser substituído em cada uma das equações. Consulte anexos do “livro”, Coiado (2003), para a definição dos diâmetros internos da tubulação. Passo 3 (Equipe) Considere a situação prática apresentada na figura 5. No esquema mostrado na figura 5 o trecho (1) tem 8” (oito) polegadas de diâmetro e 700m de comprimento. O trecho (2) tem 1000m de comprimento, 6” (seis) polegadas de diâmetro e transporta uma vazão de 10 (L/s) do reservatório (R2) para a derivação, trecho (3), que irá alimentar a rede de abastecimento de água de uma cidade. Considere os demais dados apresentados na figura e determine a pressão dinâmica efetiva (pressão disponível) no ponto (B) e a vazão fornecida pelos dois reservatórios ao trecho (3). Utilize a Equação de Hazen-Williams com C=130. Dado: 1 polegada = 25mm.



Figura 5

Para encontrar a solução, proceda da seguinte forma: 1- Inicie a solução calculando a perda de carga do trecho (2); 2- Calcule a cota piezométrica no ponto (B); 3- Calcule a pressão dinâmica efetiva no ponto (B); 4- Calcule a perda de carga no trecho (1); 5- Calcule a vazão que escoa no trecho (1).

Observação: Pensem ainda na seguinte situação. Qual a vazão de demanda da rede no instante em que o reservatório (R2) não é alimentador e não é alimentado pelo reservatório (1). Revise os conceitos de linha piezométrica, pressão dinâmica efetiva (pressão disponível), cota geométrica, e cota piezomética, apresentados no item 1.1 do “livro”, Coiado (2003). Consulte item 1.3.6 do “livro”, Coiado (2003). Passo 4 (Equipe) Considere a situação prática apresentada na figura 6. Os pontos AB, do sistema apresentado na figura 6, são ligados por 3 trechos em paralelo. Os trechos (1) e (3) são iguais e têm 150m de comprimento, e 4” (quatro polegadas) de diâmetro. O trecho (2) tem 120m de comprimento, e 4” (quatro polegadas) de diâmetro. O trecho (4) tem 200m de comprimento, e 6” (cinco polegadas) de diâmetro. Para uma pressão dinâmica efetiva (pressão disponível) igual a 5mca no ponto B, determine a vazão veiculada para o trecho (5) que alimenta a rede de abastecimento. Considere os demais dados apresentados na figura, e que a canalização é de um material tal que o coeficiente da equação de Hazen-Williams C=100. Dado: 1 polegada igual a 25mm.



Figura 6

Para encontrar a solução, proceda da seguinte forma: 1- Inicie a solução transformando os trechos (1), (2), e (3) ligados em paralelo num único

equivalente; 2- Calcule a perda de carga no trecho (AB); 3- Calcule a vazão transportada pelo trecho (AB); 4- Calcule a perda de carga no trecho (CB); 5- Calcule a vazão que escoa no trecho (CB). 6- Calcule a vazão que escoa no trecho (5).

Observação: Revise os conceitos de linha piezométrica, pressão dinâmica efetiva (pressão disponível), cota geométrica, e cota piezomética, apresentados no item 1.1 do “livro”, Coiado (2003). Consulte item 2.3 do “livro”, Coiado (2003). Passo 5 (Equipe) Entregar os exercícios respondidos para o professor em papel sulfite A4, contendo nome, RA, série, disciplina, data e nome do professor. ETAPA № 3

� Aula-tema: Perdas singulares, acidentais, ou localizadas

Esta atividade é importante para que você esteja apto para: identificar as singularidades necessárias em instalações hidráulicas residenciais e comerciais; compreender o significado prático do termo comprimento equivalente à perdas localizadas; calcular as perdas de cargas localizadas; conhecer parcialmente a NBR5626/1998; dimensionar instalações hidráulicas prediais residenciais.

Para realizá-la é importante seguir os passos descritos. PASSOS Passo 1 (Equipe) Efetuar a leitura do capítulo 1.4. do “livro” Coiado (2003) e posteriormente Resolver os exercícios que se desenvolverão a seguir, nos próximos passos.



Passo 2 (Equipe) Considere a situação prática apresentada na figura 7. Nos ensaios, de uma tubulação com (¾) polegada de diâmetro, e do registro (reg) parcialmente aberto, realizados num laboratório, para uma vazão de 0,2 (L/s) as leituras nos manômetros (M1) e (M2), mostrados na figura 7, foram respectivamente, 2,0 N/cm2 e 1,5 N/cm2. Pede-se: a) Determine o valor do comprimento equivalente (Le) do registro considerando a tubulação de aço galvanizado e de PVC rígido. b) No caso de diferenças encontradas entre os resultados façam comentários. b) Calcule o valor da constante K do registro, considerando tubulação de aço galvanizado e de PVC rígido.

Figura 7

Para encontrar a solução, proceda da seguinte forma:

1- Inicie a solução calculando a perda de carga total que é igual a diferença entre as leituras M1 e M2;

2- Calcule as perdas de carga unitárias utilizando as equações de Fair-Whipple-Hsiao, e Flamant;

3- Calcule a perda de carga distribuída em 8,0 metros de tubulação; 4- Calcule a perda de carga localizada no registro, subtraindo da perda de carga total a

perda de carga no registro; 5- Divida a perda de carga do registro pelas perdas de carga unitárias calculadas com as

equações; 6- Calcule a constante (K) do registro.

Observação: Os valores dos comprimentos equivalentes e dos (Ks) poderão ser muito diferente dos tabelados, uma vez que o registro está parcialmente aberto, e a sua abertura não está definida na situação apresentada. Passo 3 (Equipe) Considerar a situação prática apresentada na figura 8. No esquema mostrado na figura 8 a canalização é de aço galvanizado (Utilize a fórmula de Fair-Whipple-Hsiao), e os cotovelos são de 900 raio curto. Para uma pressão dinâmica de 1,0 mca no chuveiro, dimensione, de forma econômica, os trechos BC, e CD, para que se tenha no ponto B uma pressão inferior ou igual a 4,10 mca.



PLANILHA DE CÁLCULO – COLUNA/TREHCOS

Trecho

Σpêsos

Qp

(L/

s)

DI

(mm)

Lreal

(m)

ΣLe

(m)

Lv

(m)

J

(m/m

)

∆h

(m)

Pmont/

γ

(m)

Pjus/

γ

(m)


1- Calcule a pressão de projeto nos trechos (BC) e (CD); 2- Defina os diâmetros mínimos dos trechos (BC) e (CD); 3- Determine os comprimentos equivalentes dos trechos (BC) e (CD); 4- Calcule a os comprimentos virtuais dos trechos (BC) e (CD); 5- Calcule as perdas de carga total dos trechos (BC) e (CD); 6- Calcule a pressão disponível nos pontos a montante dos trechos (BC) e (CD); 7- Caso com os diâmetros mínimos a pressão necessária no ponto (B) seja superior à 4,10

mca, aumente o diâmetro do trecho (BC) para o próximo comercial superior, e assim sucessivamente até que se obtenha no ponto (B) a pressão inferior ou igual a 4,10 mca.

Figura 8



Observação: Os valores dos comprimentos equivalentes e dos (Ks) poderão ser muito diferente dos tabelados, uma vez que o registro está parcialmente aberto, e a sua abertura não está definida na situação apresentada. Consulte item 1.5, e anexos, do “livro”, Coiado (2003). Consulte a NBR 5626 ABNT. Passo 4 (Equipe) Entregar os exercícios respondidos para o professor em papel sulfite A4, contendo nome, RA, série, disciplina, data e nome do professor. ETAPA № 4

� Aula-tema: Redes de distribuição de água

Esta atividade é importante para que você esteja apto para compreender o conceito de distribuição em marcha, e de vazão fictícia; projetar e dimensionar redes de abastecimento de água do tipo ramificada; compreender as leis dos nós e das malhas; projetar e dimensionar redes de abastecimento de água do tipo malhada; dimensionar instalações hidráulicas prediais residenciais.

Para realizá-la é importante seguir os passos descritos. PASSOS Passo 1 (Equipe) Ler os capítulos 3.3 e 3.4. e anexos do “livro” Coiado (2003) e posteriormente resolver os exercícios que se desenvolverão a seguir, nos próximos passos. Passo 2 (Equipe) Considere a situação prática apresentada na figura 9. Dimensionar a rede de distribuição de água do bairro com a topografia indicada na figura 9, e determinar a altura do reservatório, sabendo-se que a tubulação será de aço galvanizado (C=125). Dados: K1=1,5; K2=1,5; q=200 L/hab.dia; P=4.800 habitantes; Pmin.=15 mca; Dmin.=50mm. OBS.: O TRECHO [3] NÃO TERÁ DISTRIBUIÇÃO EM MARCHA.



Figura 9


1- Calcule a vazão de distribuição (Qd); 2- Calcule a soma dos trechos que terá distribuição em marcha (LT); 3- Calcule a taxa de distribuição por unidade linear de tubulação (q=(Qd/LT); 4- Preencha as coluna de (1) a (7) da planilha de cálculos – rede ramificada; 5- Preencha as colunas de (8) a (15) e determine a altura do reservatório.;

PLANILHA DE CÁLCULOS – REDE RAMIFICADA

Trecho

nº (1)

Rua

(2)

Extensã

o (m) (3)

Vazão (l/s) φ

(mm) (8)

J

(m/m) (9)

∆h

(mca) (10)

Jus. (4)

March

a (5)

Mon.

(6)

Fictícia

(7)

Cota do Terreno (m)

Cota piezométrica

(m)

Pressão disponível

(m) Mon. (11)

Jus. (12)

Mon. (13)

Jus. (14)

Jus. (15)



Observação: A rede ramificada está intimamente ligada à pequenas comunidades de traçado linear, caracterizado por um tronco principal, do qual partem transversais. O dimensionamento propriamente dito termina na coluna (8) da planilha de cálculos para redes ramificadas. O restante das colunas servirá para determinar a altura do reservatório. Consulte a NBR 12217- Reservatórios de redes de abastecimento de água; Consulte a NBR 12218 – Redes de abastecimento de água. Passo 3 (Equipe) Considere a situação prática apresentada na figura 10. Os dados de dimensionamento da rede de distribuição de água do bairro com a topografia indicada na figura 10, foram os seguintes: a) Coeficiente da fórmula de Hazen-Williams (C=130); b) K1=1,50; K2=1,30; φmin=50 mm; c) pressão mínima na rede 15mca; d) Consumo per capita 200 L/hab.dia. Observações: 1ª) As vazões indicadas nos trechos AB e CD foram tomadas como 1ª aproximação (“1º chute”). 2ª) Utilize a Equação de Hazen/Williams. Pede-se: a) preencha, na planilha de cálculos, a linha correspondente ao trecho (ef), e a coluna referente ao ∆∆∆∆Q (l/s). b) calcule a altura do reservatório; c) calcule o número de habitantes utilizado nos cálculos.

Comprimentos:

RA=1000 m AB=1000 m BC=800 m

CD=2150 m DE = 1000 m

EF=800 m AF=2000 m CF = 500 m

Desenho sem

escala

Figura 10

PLANILHA DE CÁLCULOS PARA A REDE MALHADA

TRECH Q φ L ∆h ∆h/Q ∆Q Qc φ ∆h



O

(1)

l/s (2)

mm (3)

m (4)

mca (5)

m.s/l (6)

l/s (7)

l/s (8)

Mm (9)

Mca (10)

AB 110 400 1000 1,91 0,017 110,97 400 1,94 BC 80 350 800 1,62 0,020 80,97 350 1,66 CF* 20 200 500 1,19 0,060 21,10 200 1,32 FA -60 300 2000 -5,05 0,084 -59,03 300 -4,90

Σ = -0,33 0,182 0,02

CD 20 200 2150 5,13 0,256 19,87 200 5,07 DE -20 200 1000 -2,38 0,119 -20,13 200 -2,41 EF FC* -20 200 500 -1,19 0,060 -21,10 200 -1,32


1- Aplique a lei dos nós e faça a distribuição das vazões em todos os trechos, e a seguir, preencha a linha correspondente ao trecho (EF), coluna (2);

2- Calcule os incrementos (∆Q) para cada malha; 3- Preencha os trechos não comuns às duas malhas com os valores de (∆Q)

correspondentes da coluna (7); 4- Subtraia do (∆Q) da primeira malha o (∆Q) da segunda malha, e coloque o resultado

na célula [(CF) – (7)]; 5- Subtraia do (∆Q) da segunda malha o (∆Q) da primeira malha, e coloque o resultado

na célula [(FC) – (7)]; 6- Subtraia do valor da célula [(EF) – (2)] o valor da célula [(EF) – (7)] e com o resultado

preencha a [(EF) – (8)]; 7- Com o valor da vazão corrigida da célula [(EF) – (8)] defina da tabela apropriada o

valor do diâmetro; 8- Com o valor da vazão corrigida da célula [(EF) – (8)] e o valor do diâmetro da [(EF) –

(9)] calcule o valor da perda de carga e coloque-o na célula [(EF) – (10)]; 9- Calcule a perda de carga do correspondente ao trecho (RA); 10- Calcule a altura do reservatório, a partir dos valores das perdas de carga da coluna

(10). Utilize a planilha de cálculo para a determinação da altura do reservatório. PLANILHA PARA A DETERMINAÇÃO DA ALTURA DO RESERVATÓRIO

NÓ Cota Piezométrica em (m)

Cota geométrica em (m)

Pressão disponível em (m.c.a)

A B C D E F



Observação: As redes malhadas são aquelas cujos condutos formam verdadeiras malhas, nas quais a água se desloca ora num sentido, ora em outro, em função das solicitações de consumo. As redes malhadas constituem a maioria, já que a quase totalidade dos centros urbanos estende-se em várias direções, o que não ocorre com as de traçado linear. Consulte a NBR 12217- Reservatórios de redes de abastecimento de água; Consulte a NBR 12218 – Redes de abastecimento de água. Passo 4 (Equipe) Entregar os exercícios respondidos para o professor em papel sulfite A4, contendo nome, RA, série, disciplina, data e nome do professor. ETAPA № 5

� Aula-tema: Bombas – Instalações de recalque Esta atividade é importante para que você esteja apto para projetar e dimensionar instalações de recalque; para escolher a bomba e o motor comercial apropriado, visando a conservação de energia. Para realizá-la é importante seguir os passos descritos. PASSOS Passo 1 (Equipe) Ler os capítulos 4 e anexos do “livro” Coiado (2003) e posteriormente resolver os exercícios que se desenvolverão a seguir, nos próximos passos. Passo 2 (Equipe) Considere a situação prática apresentada na figura 11. Uma determinada vazão (Q) deverá ser recalcada da represa para o reservatório durante o período de 8 horas por dia, figura 11. Sabendo-se que a curva característica da bomba é a (KSB/80-200-Ø208), figura 12, pede-se: a) A vazão, altura manométrica, o rendimento da bomba, e as potências comerciais da bomba e do motor elétrico; b) Verifique se as tubulações de recalque e sucção estão bem dimensionadas economicamente. Em caso negativo defina quais seriam os diâmetros econômicos; c) Para a altitude do local de instalação de 700m e a água a 20 0C, verifique se ocorrerá cavitação.



Figura 11


1- Calcule a curva característica da canalização, considerando as vazões dadas na curva característica da bomba (KSB/80-200-Ø208);

2- Desenhar a curva característica da canalização sobre as curvas características da bomba (KSB/80-200);

3- A intersecção entre as duas curvas fornece o ponto de funcionamento do sistema (Hm; Q; ηbomba).

4- Calcule a potência da bomba e do motor elétrico comercial; 5- Com a vazão obtida e o número de horas de funcionamento defina o diâmetro de

recalque econômico e compare com o diâmetro fornecido. 6- Verifique a ocorrência de cavitação.



Figura 12

Observação: Trata-se de uma instalação de bombeamento existente que se pretende verificar a sua eficiência. Caso o diâmetro ecômico calculado difere do atual, medidas devem ser tomadas visando a economia de energia.



Faça leitura complementar das seguintes referências: Azevedo Netto, José M. de e outros (2002). Manual de Hidráulica. 8a. Edição. São Paulo. Edgard Blücher. Rodrigo, Porto de Melo. Hidráulica Básica (2006). Escola de Engenharia de São Carlos. Projeto REENGE. Publicação EESC-USP. São Carlos, SP. Passo 3 (Equipe) Entregar os exercícios respondidos para o professor em papel sulfite A4, contendo nome, RA, série, disciplina, data e nome do professor. ETAPA № 6

� Aula-tema: Movimento permanente e uniforme em canais Esta atividade é importante para que você esteja apto para projetar e dimensionar

canais; analisar os impactos ambientais provocados pela retificação e construção de canais. Para realizá-la é importante seguir os passos descritos.

PASSOS Passo 1 (Equipe) Ler o capítulo 5, em especial o 5.4.3, e anexos do “livro” Coiado (2003) e posteriormente resolver os exercícios que se desenvolverão a seguir, nos próximos passos. Passo 2 (Equipe) Considere a situação prática mostrada na figura 13. Um canal retangular de 5,5 m de largura e 1,22 m de altura de água, figura 13, situação (1) tem uma declividade de fundo igual a 1/1000 m/m e é revestido com alvenaria de pedra aparelhada em más condições. Necessita-se aumentar a capacidade de vazão deste canal ao máximo possível, sem mudar o revestimento, a declividade de fundo, podendo ser alteradas as dimensões da seção transversal, para (b2), e (y2), situação (2), sem alterar a forma retangular e a quantidade de escavação. Determine: a) a vazão veiculada pelo canal original, situação (1); b) as novas dimensões do canal para veicular a máxima vazão possível, situação (2); c) a relação entre a nova vazão e a vazão original; a nova vazão.



Figura 13


1- Utilizando a equação de Manning determine a vazão veiculado pelo canal com as dimensões fornecidas na situação (1);

2- Calcule as novas dimensões (b2) e (y2) na condição de mínimo perímetro molhado. 3- Divida a vazão da situação (1) pela vazão da situação (2).

Observação: Para o canal veicular a máxima vazão possível, então a relação entre a largura do fundo e a profundidade tem que se tal que o perímetro molhado seja o mínimo possivel. Esta condição é obtida fazendo [(dP/dλ=0)], em que λ=b/y. Faça leitura complementar das seguintes referências: AZEVEDO NETTO, José M. de e outros (2002). Manual de Hidráulica. 8a. Edição. São Paulo. Edgard Blücher. RODRIGO, Porto de Melo. Hidráulica Básica (2006). Escola de Engenharia de São Carlos. Projeto REENGE. Publicação EESC-USP. São Carlos, SP. Passo 3 (Equipe) Considere a situação prática mostrada na figura 14.

A seção mostrada na figura 14 é aproximadamente igual à de um rio natural, andamento tortuoso. Determine a curva chave para incrementos de profundidade igual a 15 cm. Procedam aos cálculos considerando: Seção única (incorreto). Seção dividida (correto).

Figura 14



Para encontrar a solução, proceda da seguinte forma: 1- Utilizando a equação de Manning calcule as vazões para profundidades variando de:

0,15m; 0,30m; 0,45m; 0,60m; 0,75m; 0,90m; 1,05m .... 6,0m, (incrementos de 15 cm), sem dividir a seção. Nesta situação tem-se para cada uma das profundidades uma única vazão;

2- Utilizando a equação de Manning calcule as vazões para profundidades variando de: 0,15m; 0,30m; 0,45m; 0,60m; 0,75m; 0,90m; 1,05m .... 6,0m, (incrementos de 15 cm), considerando duas seções separadas, e isoladas pela linha imaginária. Nesta situação a vazão total, para cada profundidade, será a soma das vazões resultantes de cada uma das partes da seção dividade ;

3- Num único gráfico desenhe as duas curvas obtidas, e observarão uma descontinuidade em uma das curvas. Esta descontinuidade indica que a situação de cálculo é inadequada. (a vazão da situação (1) pela vazão da situação (2).)

Observação: A curva chave, de uma seção transversal de um rio, é uma função que relaciona a vazão veiculada com a profundidade, portanto para cada incremento (dy) da profundidade resultará numa vazão maior acrescida de um incremento (dQ), de modo que acurva obtida não poderá sofrer descontinuidade. Faça leitura complementar das seguintes referências: AZEVEDO NETTO, José M. de e outros (2002). Manual de Hidráulica. 8a. Edição. São Paulo. Edgard Blücher. RODRIGO, Porto de Melo. Hidráulica Básica (2006). Escola de Engenharia de São Carlos. Projeto REENGE. Publicação EESC-USP. São Carlos, SP. Passo 4 (Equipe) Entregar os exercícios respondidos para o professor em papel sulfite A4, contendo nome, RA, série, disciplina, data e nome do professor. Passo 5 (Equipe) Entregar um relatório geral contemplando todas as etapas e as pesquisas desenvolvidas nessa ATPS.

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Hidraulica Geral