Lista de exercícios II

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INSTITUTO FEDERAL DE CIÊNCIA, TECNOLOGIA E EDUCAÇÃO DISCIPLINA: HIDRÁULICA 
LISTA DE EXERCÍCIO II: HIDROMETRIA: orifícios, tubos de pitot e venturi 
LISTA DE EXERCÍCIOS 2: HIDROMETRIA: orifícios, tubos de pitot e venturi 
1. Sendo ��v = 0.9 e ��c = 0.6, determine a pressão ��1, sabendo que o fluido é água e que sobe 3 �� no tubo de Pitot. Determine o caudal, sabendo que a área do orifício é 50 ����2. [23,2 L/s] 
Figura 1 – Reservatório com orifício e tubo de Pitot (Brunetti, 2008). 
2. Qual o diâmetro que deve ser dado a uma comporta circular de coeficiente de vazão 0,62 e como centro a 2 m abaixo do nível do reservatório, para que a mesma dê escoamento de 500 L/s? 
3. O nível d’água no reservatório do esquema abaixo oscila entre 3 e 5 metros a partir do centro de um orifício (cv = 0,98) na parede lateral. Qual deve ser o diâmetro do funil, situado a 2 metros abaixo do orifício, afim de que toda a água caia dentro do mesmo. [d=1,4m] 
 Figura 3 – Reservatório com o funil 
4. Que dimensões deve ter o orifício quadrado da figura abaixo para fornecer uma vazão de 500 l/s ? (Dado - cd = 0,61). [30,4 cm] 
 Figura 4 – Reservatório com um orifício quadrado 
5. Qual a vazão de uma comporta retangular com 0,60 m de largura e 1,00 m de altura, estando o nível da água a 0,20 m acima do seu bordo superior. A comporta tem descarga livre, e o seu coeficiente de vazão é 0,6. [1,3 m³/s]
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6. Um tanque de 3,5 m de comprimento e 1,5 m de largura contém uma lâmina d’água de 1,2 m. Qual será o tempo necessário para abaixar a altura d’água para 30 cm, se um orifício de 75 mm de diâmetro for aberto no fundo do tanque. (Dado: cd = 0,61) [8 min e 2 seg] 
7. Um tanque retangular de base 5 m x 1,2 m, contém uma lâmina d’água de 1,2 metros de altura. Sabendo-se que para esvaziar o tanque através de um orifício de 100 mm, localizado no fundo do mesmo, gasta-se 10 minutos, calcule o coeficiente de descarga desse orifício. [Cd=0,63] 
8. Um tanque é completamente esvaziado através de um orifício de fundo (cc = 0,60; cv = 1,00) em 60 minutos. Calcule o novo tempo de esvaziamento após adaptarmos ao orifício um bocal cilíndrico de mesmo diâmetro interno, porém com cc = 1,00 e cv = 0,8. [45 min] 
9. De quanto aumentará a vazão, quando adaptarmos um bocal cilíndrico externo ao orifício da figura abaixo ? Dados: cd (orifício) = 0,61; cd (bocal) = 0,82). [7,2 ] 
 Figura 5 – Reservatório com a adaptação do bocal 
10. O reservatório superior descarrega a água, por um orifício cujo ��d = 0.6, para um reservatório que, por sua vez, descarrega água por outro orifício. O sistema está em equilíbrio, de forma que o nível não muda em nenhum dos dois reservatórios. Qual será o coeficiente de descarga do segundo orifício? Dados: ����â���������� ���� ��������í������ (1): 9 ����; ����â���������� ���� ��������í������ (2): 10 ��m [Cd=0.81] 
 Figura 10 – Sistema de reservatórios (Brunetti, 2008).
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11. No fundo do reservatório inferior da figura, inicialmente vazio, situa-se um cubo de madeira de 1 �� de aresta. Do reservatório superior escoa água através de um orifício de aresta viva, cujo coeficiente de contração é ��c = 0.6. Determine o valor do coeficiente de velocidade do orifício, para que o corpo comece a flutuar em 20 ��. Dados: ��nadeira = 8000 ��/��3; ��orifício = 0.1 ��2; �� = 10 ��/��2. [Cv=0.97] 
Figura 11 – Sistema de reservatórios e cubo de madeira (Brunetti, 2008). 
12. Um orifício de bordo delgado tem um diâmetro de 7.5 ���� e descarrega um caudal de 28 ��/��. Mede-se um ponto da trajetória do jato e obtém-se �� = 4.7 �� para �� = 1.2 ��. Determine os coeficientes de velocidade, de contração e de caudal do orifício. [Cv=0.96; Cd=0.63; Cc=0.66] 
Figura 12 – Reservatório com orifício de bordo delgado (Brunetti, 2008). 
13. Após 5 ������ de funcionamento, o reservatório inferior, inicialmente vazio, está completamente cheio e, então, a comporta gira em torno do eixo ��, devido ao momento de 6 × 104 ��. �� nela aplicado pela água. Determine o coeficiente de descarga do orifício de saída do reservatório superior. Á������ ���� ��������í������ = 0.01 ��2. [Cd=0.47] 
Figura 13 – Sistema de reservatórios com comporta (Brunetti, 2008).
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14. Um tubo de Pitot é preso num barco que se desloca a 45 ����/ℎ. Qual será a altura (ℎ) alcançada pela água no ramo vertical? (�� = 10 ��/��2) [h=7,8 m] 
 Figura 14 – Tubo de Pitot preso num barco (Brunetti, 2008). 
15. Na conduta da figura, o fluido é considerado ideal. Dados: ��1 = 16 ��; ��1 = 52 ������; �� = 104 ��/��3; ��1 = ��3 = 10 ����. Determine: (�� = 10 ��/��2) 
a) o caudal em peso; [314 N/s] 
b) a altura ℎ1 no manômetro; [0 m] 
c) o diâmetro da seção (2). [5,7 cm] 
16. O Venturi é um tubo convergente/divergente, como é mostrado na figura. Determine a velocidade na seção mínima (garganta) de área 5 ����2, se na seção de entrada de área 20 ����2a velocidade é 2 ��/��. O fluido é incompressível. [8 m/s] 
 Figura 16 – Tubo convergente/divergente (Brunetti, 2008).
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17. Uma tubulação vertical de 150 mm de diâmetro apresenta, em um pequeno trecho, uma seção contraída de 75 mm, onde a pressão é de 10,3 mca. A três metros acima desse ponto, a pressão elevase para 14,7 mca. Desprezando as perdas de carga, calcule a vazão e a velocidade ao longo do tubo. [v1 = 3,17 m/s; v2 = 12,27 m/s; Q=54,5 L/s] 
 Figura 17 – Tubulação vertical 
18. Na figura abaixo, determinar a velocidade V para R = 30 cm. [1,085 m/s] 
 Figura 18 – Tubo de Pitot 
19. Calcular a vazão nos 3 venturímetros esquematizados na figura abaixo, supondo não haver perdas. Dados: - diâmetro da canalização = 100 mm 
- diâmetro da seção estrangulada = 50 mm 
- líquido em escoamento = H20 
- líquido manométrico = Hg 
- Deflexão "h" da coluna de mercúrio = 20 cm 
 Figura 19 – Tubo de venturi 
20. Verificou-se que a velocidade econômica de uma tubulação é 1,25 m/s. Determine o diâmetro da tubulação para uma vazão de 72 m³/h.
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