Aula 01-Sistemas Hidráulicas de Tubulações_2015_I

SISTEMAS

HIDRÁULICOS DE

TUBULAÇÕES

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO

JOÃO DEL-REI

CAMPUS ALTO PARAOPEBA

HIDRÁULICA

Prof. Emmanuel Teixeira – Sala 222.2

emmanuel.teixeira@ufsj.edu.br

Influências relativas entre o traçado da

tubulação e as linhas de carga

Prof. Emmanuel Teixeira 2

Considerações:

- Dois reservatórios com níveis constantes;

- Adutora suficientemente longa para que as perdas localizadas

sejam desprezadas;

- Material e diâmetro único;

- Velocidades típicas de 1 a 2 m/s – cargas cinéticas 0,05 a 0,2m.

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Influências relativas entre o traçado da

tubulação e as linhas de carga

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Influências relativas entre o traçado da

tubulação e as linhas de carga

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Traçado 1: Condutos por gravidade com tubulação assentada abaixo da

“LP”

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Influências relativas entre o traçado da

tubulação e as linhas de carga

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Traçado 2: Tubulação coincide com a LP

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Influências relativas entre o traçado da

tubulação e as linhas de carga

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Traçado 3: Tubulação passa acima da LP, porém abaixo da LCA e do

PCE

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Influências relativas entre o traçado da

tubulação e as linhas de carga

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Traçado 3: No caso da entrada de ar, tal que pressão em p = patm

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Influências relativas entre o traçado da

tubulação e as linhas de carga

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Traçado 3: Solução: Instalar caixa de passagem no ponto P

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Influências relativas entre o traçado da

tubulação e as linhas de carga

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Traçado 4: Tubulação corta a LP e o PCE, porém fica abaixo da LCA

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Influências relativas entre o traçado da

tubulação e as linhas de carga

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Traçado 5: Tubulação corta a LCA

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Exercício de aplicação

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1) Dois reservatórios deverão ser interligados por uma tubulação de ferro fundido (C =

130) com um ponto alto em “C”. Desprezando as perdas localizadas e a parcela de

energia cinética, pede-se determinar:

a) O menor diâmetro comercial para a tubulação BD capaz de conduzir a vazão de 70

L/s, sob a condição de carga de pressão na tubulação igual ou superior a 2,0 m. (R: 0,35

e 0,25 m)

b) A perda de carga adicional fornecida por uma válvula de controle de vazão, a ser

instalada próximo ao ponto D, para regular a vazão em exatos 70 L/s. (R: 4,04 m)

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Exercício de aplicação

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2 mca

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Exercício de aplicação

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haCD

hfCD

hTAC

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Exercício de aplicação

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2) Verificar a possibilidade de separação da coluna líquida na adutora que interliga o

reservatório R1 ao R2, cujo perfil mostrado abaixo (sifão), quando transporta 280 L/s,

conhecendo-se suas características.

. Comprimentos: LAC = 2000 m; LCD = 200 m; LDE = 200 m; LEB = 2500 m

. Diâmetro: D = 600 mm

. Coeficiente de atrito: f = 0,015

. Temperatura da água ≈ 20ºC

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Distribuição de vazão em

marcha

A vazão vai diminuindo ao longo do percurso. Ocorre em sistemas de

abastecimento de água.

Hipótese: vazão é consumida uniformemente ao longo da linha.

q (m3/sm) = vazão unitária de distribuição

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Distribuição de vazão em

marcha

(QJ ≠ 0)

17

52

28

gD

fLQh

f

T

2

JMf

QQQ

3

QQ m

f (QJ = 0)

qLQQ

qxQQ

JM

Mx

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Exercício de aplicação

3) A tubulação AD, com D = 300 mm e C = 110 é destinada a conduzir água do

reservatório R1 para o reservatório R2, e atender aos moradores localizados

ao longo do trecho BC que consomem 0,05 L/s.m. Sabendo-se que no ponto

B a cota do terreno é 108,0 m e a pressão 1,3 kgf/cm2, pede-se calcular as

vazões nos trechos AB e CD e a cota piezométrica em D, considerando as

perdas de carga localizadas desprezíveis. (R: 0,115 m3/s; 0,085 m3/s;111,2m)

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Condutos equivalentes

Um conduto é equivalente a outro ou a um sistema de condutos se a perda de

carga total for a mesma em ambos, para uma mesma vazão transportada.

Objetivos:

Determinar D ou L do conduto equivalente, para fins de substituição ou

apenas para efeito de cálculo.

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Condutos em série

As perdas de cargas se somam para uma mesma vazão.

20 Prof. Emmanuel Teixeira

Condutos em série

21

n

i i

ii

D

Lf

D

Lf

155

n

i ii

i

DC

L

DC

L

187,4852,187,4852,1

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Condutos em paralelo As vazões se somam para uma mesma perda de carga.

22 Prof. Emmanuel Teixeira

Condutos em paralelo

23

n

i ii

i

Lf

D

Lf

D

15,05,0

5,2

5,05,0

5,2

n

i i

ii

L

DC

L

DC

154,0

63,2

54,0

63,2

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Exercício de aplicação

4) Seja um escoamento entre dois reservatórios, R1 e R2, conforme mostrado na

figura. Considerando desprezíveis as perdas de carga localizadas e supondo

que o fator de atrito possa ser considerado constante e igual a 0,020,

determinar a vazão total que chega a R2, a cota piezométrica do ponto B e a

vazão em cada um dos condutos. (Q = 41,35 L/s; CpB = 580,8 mca; Q1 =

11,2 L/s; Q2 = 27,6 L/s;

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Sistemas ramificados

Um sistema hidráulico é dito ramificado quando em uma ou mais seções de

um conduto ocorre variação da vazão por derivação de água. A derivação de

água pode ser para um reservatório ou para consumo direto em uma rede de

distribuição. Serão analisados dois casos clássicos e simples, como meio de

demonstrar o tipo de raciocínio para o problema.

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1º Caso: Tomada d’água entre

dois reservatórios

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2º Caso: Problema dos três

reservatórios

27 Prof. Emmanuel Teixeira

Exercício de aplicação

5) Três reservatórios são interligados com tubos de ferro fundido revestido com

cimento (C = 130). Determinar as vazões que chegam ou partem de cada um dos

depósitos da figura abaixo:

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390 m

3

450 m

1

C

1500 m

420 m

2

800 m

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