Lista de Exercícios de Fenômenos de Transporte - PUC Goiás | Exercícios Hidráulica

PONTÍFICIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE GOIÁS

PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO

ESCOLA DE ENGENHARIA

Disciplina: Fenômenos de Transporte

Professor: Felipe Corrêa Veloso dos Santos

Lista (1/2) pré prova 2 N2.

Obs: Data de entrega (Somente no dia da prova. Antes de fazer a prova)

1) Caracterize o tipo de escoamento numa canalização de 10" de diâmetro que transporta

360.000 1/h de água à 20 graus C. Considere a viscosidade cinemática, à referida

temperatura, 10-6 m2 /s.

2) Qual a máxima velocidade de escoamento de:

a) água;

b) óleo lubrificante SAE-30 à temperatura de 40 graus C, numa tubulação de 300 mm

sob regime laminar ?

Dados de viscosidade cinemática:

- água à 40 graus C = 0,66 x 10 m2/s

- óleo lubrificante SAE-30 à 40 graus C = 1,0 x 10-4 m2/s

3) Uma tubulação de aço, com 10" de diâmetro e 1600m de comprimento, transporta

1.892.500 1/dia de óleo combustível a uma temperatura de 25 graus C. Sabendo que a

viscosidade cinemática ao referido fluido àquela temperatura é da ordem de 0,00130 m2/s,

responda:

a) Qual o regime de escoamento a que está submetido o fluido em questão ?

b) Qual a perda de carga normal ao longo do referido oleoduto ?

4) Uma tubulação nova, de ferro fundido, de 0,150m de diâmetro, trabalha com água, à

velocidade de 3m/seg, sendo a temperatura de 1,7 graus C. Qual a perda de carga numa

extensão de 600m ? Usar a Fórmula Universal). Dado : L = 0,00025 m

5) Se a temperatura da água, no exercício 4, elevar-se a 80 graus C, qual será o novo

valor da perda de carga ?

6) Uma canalização nova de 25 mm de diâmetro e 200 m de comprimento, feita de

cimento amianto, conduz água a uma temperatura igual a 20 graus de C e vazão de 1 l/s.

Calcule a perda de carga através da Fórmula Universal. Dado :  = 0,000025 m.

7) Uma bomba deverá recalcar água a 20 graus C em uma canalização de ferro fundido

com 250 mm de diâmetro e 1.200m de comprimento, vencendo um desnível de 30m, da

bomba ao reservatório superior. A vazão é de 45 1/s. Qual deverá ser a pressão na saída

da bomba? Usar a Fórmula Universal. Dado:  = 0,0003.

8) Calcular a energia perdida pelo atrito em cv, num tubo, devido ao escoamento de 375

500 l/dia de óleo combustível pesado. À temperatura de 33 graus C ( = 0,0000777 m2/s)

através de uma tubulação nova de aço, de 90 m de comprimento e 100 mm de diâmetro.

(Usar a Fórmula Universal). Dado :  = 0,00005; d.óleo = 0,902

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ESCOLA DE ENGENHARIA

Disciplina: Fenômenos de Transporte Professor: Felipe Corrêa Veloso dos Santos Lista (1/2) pré prova 2 N 2. Obs: Data de entrega (Somente no dia da prova. Antes de fazer a prova)

Caracterize o tipo de escoamento numa canalização de 10" de diâmetro que transporta 360.000 1/h de água à 20 graus C. Considere a viscosidade cinemática, à referida temperatura, 1^0 -^6 m^2 /s.
Qual a máxima velocidade de escoamento de: a) água; b) óleo lubrificante SAE-30 à temperatura de 40 graus C, numa tubulação de 300 mm sob regime laminar? Dados de viscosidade cinemática:

água à 40 graus C = 0,66 x 10 m2/s
óleo lubrificante SAE-30 à 40 graus C = 1,0 x 10-^4 m^2 /s

Uma tubulação de aço, com 10" de diâmetro e 1600m de comprimento, transporta 1.892.500 1/dia de óleo combustível a uma temperatura de 25 graus C. Sabendo que a viscosidade cinemática ao referido fluido àquela temperatura é da ordem de 0,00130 m^2 /s, responda: a) Qual o regime de escoamento a que está submetido o fluido em questão? b) Qual a perda de carga normal ao longo do referido oleoduto?
Uma tubulação nova, de ferro fundido, de 0,150m de diâmetro, trabalha com água, à velocidade de 3m/seg, sendo a temperatura de 1,7 graus C. Qual a perda de carga numa extensão de 600m? Usar a Fórmula Universal). Dado : L = 0,00025 m
Se a temperatura da água, no exercício 4, elevar-se a 80 graus C, qual será o novo valor da perda de carga?
Uma canalização nova de 25 mm de diâmetro e 200 m de comprimento, feita de cimento amianto, conduz água a uma temperatura igual a 20 graus de C e vazão de 1 l/s. Calcule a perda de carga através da Fórmula Universal. Dado :  = 0,000025 m.
Uma bomba deverá recalcar água a 20 graus C em uma canalização de ferro fundido com 250 mm de diâmetro e 1.200m de comprimento, vencendo um desnível de 30m, da bomba ao reservatório superior. A vazão é de 45 1/s. Qual deverá ser a pressão na saída da bomba? Usar a Fórmula Universal. Dado:  = 0,0003.
Calcular a energia perdida pelo atrito em cv, num tubo, devido ao escoamento de 375 500 l/dia de óleo combustível pesado. À temperatura de 33 graus C ( = 0,0000777 m^2 /s) através de uma tubulação nova de aço, de 90 m de comprimento e 100 mm de diâmetro. (Usar a Fórmula Universal). Dado :  = 0,00005; d.óleo = 0,

Calcule a perda de carga localizada proporcionada pelo registro de gaveta semi-aberto no ponto 3 da figura abaixo. (Use a Fórmula Universal para o cálculo da perda de carga ao longo da canalização; despreze as perdas nas curvas). Dados: Diâmetro da tubulação = 25 mm;  = 0,000025 m; Q = 1,0 l/s; Pressão (1) = 6 Kgf/cm^2 ; Pressão (2) = 1 Kgf/cm^2 ;  = 1,01 x 10-^6 m^2 /s.
A adutora de ferro fundido ( = 0,4 mm) da figura abaixo possui diâmetro igual a 100 mm, comprimento igual a 500 m e conduz a água a uma temperatura de 20 graus C. Estime a perda de carga localizada proporcionada pela válvula V para que a vazão seja de 12 l/s. (Usar a Fórmula Universal).
Uma canalização de ferro-fundido ( = 0,00026 m) com 0,15 m de diâmetro e 360 m de extensão, escoa água a uma temperatura de 26,5 graus C. Calcule a velocidade e a vazão, quando a perda de carga for de 9,3 m.c.a., através da Fórmula Universal.
Num conduto cilíndrico de ferro-fundido de diâmetro igual a 0,10 m de rugosidade absoluta  = 0,00025 m, está escoando água à temperatura e 4 graus C, com perda de carga unitária J = 0,0115 m/m. Pede-se a vazão, através da fórmula Universal.
Se a temperatura da água, no exercício 12 elevar-se a 80 graus C, qual a vazão de escoamento, sob a mesma perda de carga?
Um óleo cuja densidade é de 0,902 escoa-se por uma tubulação de vidro, de 1,20 m de comprimento e 6 mm de diâmetro, com a perda de carga de 162,5 mm de óleo. A descarga medida é de 184 g* em 5 min. Qual a viscosidade do óleo em poises?
Uma tubulação nova de aço, de 200 mm, descarrega 8500m3/dia d'água à temperatura de 15,5 graus C. Quanto conduzirá de óleo combustível médio, à mesma temperatura e sob a mesma carga? Dados: óleo 15,5 graus C = 4,41 X 10-^6 m^2 /s,  = 0,00005m
Calcular o diâmetro de um conduto cilíndrico longo, de aço, de comprimento 360m, de rugosidade uniforme equivalentes 10 m, para a adução de água de 20 graus C ( = 10- (^6) m (^2) /s) com a vazão de 12,0 m (^3) /s e sob a diferença de carga piezométrica nas seções extremas de 3,9m.

25 ) Por uma tubulação incrustada, em tubos de ferro fundido de 150 mm de diâmetro, a água circula com 2,44 m/s de velocidade média. Em um ponto deste conduto a pressão é de 27,36m, enquanto que no ponto B, distante 30,51 e 0,92m abaixo de A, a pressão vale 23,80m. Qual o provável valor do coeficiente de atrito "c" da fórmula de Hazen- Williams? 26 ) Os pontos A e B estão separados de 900m, numa tubulação nova de aço (c=130), de 250mm. B está 66m acima de A. Sendo a descarga de 901/s, qual a pressão em A para que, em B, ela seja de 3,5 Kgf/cm^2? (Usar Hazen-Williams) 27 ) Uma canalização de ferro fundido (c=100) de 1000m de comprimento e 200mm de diâmetro conduz água de um reservatório até um ponto situado numa cota 20m abaixo. Na extremidade da canalização há um manômetro para leitura da pressão e um registro para o controle da vazão, como mostra a figura abaixo. Calcule a pressão a ser lida no manômetro, quando a vazão for a metade daquela que escoa com o registro totalmente aberto. (Despreze as perdas localizadas e a energia cinética, use a fórmula de Hazen- Williams). 28 ) Uma tubulação de ferro fundido novo de 450 mm de diâmetro transporta 190 l/s. No ponto situado 305m à jusante do reservatório de alimentação, o eixo do conduto está 24,4m abaixa do nível da água no citado reservatório. Determinar a pressão neste ponto (Usar Hazen-Williams). 29 ) Uma canalização de ferro fundido novo, com 250mm de diâmetro é alimentada por um reservatório cujo nível está na cota 220. Calcular a pressão no ponto de cota 180, a 1500m do reservatório, para ò vazão de 40 1/s. (Usar Hazen-Williams). 30 ) Calcule a pressão no saída da bomba da figura abaixo, para que o canhão hidráulico trabalhe dentro das seguintes condições: Dados: Q =12,85 m^3 /h ; Ps = 3 Kgf/cm^2 ; altura da haste = 3m; Tubulação de alumínio (c=135), diâmetro igual ò 50mm e comprimento igual a 200m. 31 ) Um reservatório cujo nível d água está localizado no cota 100 abastece o ponto (1) a 1000m de distância, localizado no cota 51, através de uma adutora de cimento amianto (C=140) de 100mm de diâmetro, com uma pressão de chegada de 10 m.c.a., como mostra o esquema abaixo. Calcule o diâmetro teórico para que ò adutora de PVC (C=150) abasteça o ponto (2) a 500m de distância, localizado na cota 61, com uma pressão de chegada de 5 m.c.a., e com a metade da vazão da adutora que abastece o ponto (1).

A partir das informações a seguir determine a viscosidade dinâmica, cinemática, a perda de carga localizada, perda de carga distribuída e a massa escoada em 45 minutos. Sabe-se que a altura geométrica no segmento de recalque no sistema elevatório é de 12 m, enquanto que a altura manométrica deste segmento é 16,5 m.c.a. A tubulação tem o diâmetro interno de 125 mm, com o comprimento virtual é de 198 m, o comprimento equivalente total corresponde a 72 m e rugosidade de 140. Densidade relativa do fluido em questão é de 0,982. Sabe-se ainda que o regime de escoamento seja turbulento.
Construiu-se um sistema de recalque para elevar a agua do reservatório de sucção ao reservatório de abastecimento de uma cidade com as seguintes características. A altura geométrica entre os dois reservatórios é de 156 m e uma distância de 2,34 km (Adote esta distância como o comprimento real da tubulação). Este reservatório de deve está totalmente cheio no período de 6 h, sendo o seu início de funcionamento a partir da 0 h. Sabe-se que este reservatório possui as seguintes dimensões: Raio externo de 2,35 m, espessura 25 cm e altura de 8,5 m. Para diminuir o custo foram instaladas duas bombas em série, sendo que a primeira foi instalada a 6 m do reservatório de sucção e 1 m acima do nível deste, já a segunda ficou a 900 m de distância e 82 acima da primeira. Adote o diâmetro de sucção como sendo. Dsuc= 0,05+Rec e a eficiência de 58 e 55% respectivamente. Determine a potência das bombas em C.V. 34). Determine altura geométrica no segmento de recalque do sistema a seguir. O segmento de sução neste sistema possui 6,5 m de comprimento e uma velocidade de 1, m/s de escoamento, sendo que o reservatório está a 3 m abaixo a bomba (ponto de referência), perda de carga localizada corresponde 16,8% da perda de carga distribuída. No recalque a velocidade de escoamento é de 2,34 m/s com 141 m de comprimento, e com a perda de carga localizada correspondendo a 45,5% da perda de carga distribuída. Sabe-se que a vazão é de 6,624 * 10^4 L/h, o coeficiente de rugosidade é 145, a potência da bomba é de 15,07 CV e que a sua eficiência é de 65%. 35). No início de um setor de um sistema elevatório foi determinada a pressão de 125 kPa. Este setor possui 201 m de comprimento, sendo que esta tubulação é de 2in de diâmetro, a vazão que escoa é de 10900 L/h, o desnível é de 5,5 m, a pressão de serviço é de 73,57 kPa e a perda de carga localizada corresponde a 15% da perda de carga distribuída. Obs: Adote o valor de 1,003 * 10-^3 N/s. m² para a viscosidade dinâmica da água. Demonstre se a pressão observada é suficiente para que esta parte do sistema elevatório funcione de maneira eficiente. 36). Deseja-se construir um sistema de recalque a utilizando um reservatório para a sucção situado a 8,5 m acima do nível de referencia (bomba) e com uma tubulação de 24 m de distancia da bomba até este reservatório. Este sistema deve bombear agua a uma vazão de 0,02 m³/s e a uma altura de 17 m, a partir do nível da bomba, com 54 m de comprimento da tubulação de recalque. Além disso, sabe-se que este sistema não poderá funcionar entre as 18 h e 21 h e que a perda de carga localizada corresponde a 5% da perda de carga distribuída. Adote o coeficiente de rugosidade de 145 e a eficiência da bomba de 58,9%. Determine o diâmetro da sucção, diâmetro de recalque, perda de carga distribuída na sucção, perda de carga localizada na sucção, perda de carga distribuída no recalque, perda de carga localizada no recalque, altura manométrica total e a potencia da bomba em CV. Obs: Dsuc = Drec+0,02m

GABARITO

Regime turbulento (Re = 501.275)
a) 0,0044 m/s; b) 0,67 m/s.
a) Regime laminar (Re = 84,46) b) 45,5 m.c.óleo
42 m.c.a.
41 m.c.a.
41,6 m.c.a.
34,4 m.c.a.
0,67 cv.
9,3 m.c.a.
7,7 m.c.a.
1,8 m/s; 32 1/s
7,1 1/s
7,4 1/s
0,56 poise 15 ) 7,9x10^3 m^3 /dia
1,65 m
109 mm
167 mm 19 ) a) 41,89 l/s; b) 41,82 l/s 20 ) 24,46 l/s 21 ) 28,76 l/s (A para B) 22 ) 1,18 m/s 23 ) 471,5 l/s 24 ) 29,23 l/s 25 ) 64 26 ) 11,25 Kgf/cm^2 27 ) 14,46 m.c.a. 28 ) 23,4 m.c.a. 29 ) 35,7 m.c.a. 30 ) 5,84 Kgf/cm^2 31 ) 66,8 m
hfloc= 1,64 m.ca; hfd=2,86 m.c.a; mf= 56140,78 kg; visc. Cinemática= 2,6510-^6 m²/s; dinâmica=2,60210-^3 Pa.s
B1= 10 CV; B2 = 14,95 CV
hgrec=26,835 m
Não funciona. Carga mínima necessária é de 22,834 mc.a enquanto que o observado é de 12,742 m.c.a
hf dsuc= 0,05 m.c.a; hf locsuc= 0,0025 m.c.a; hf Drec =0,19 m.c.a; hfloc rec= 0, m.c.a Hmt= 8,752 m; Pot = 3,96 CV
Q= 7,683 L/s; Zmax= 9,56 m
D= 80 mm
D = 84,43 mm
hf= 16,942 m.c.a

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