Faculdade de Engenharia e Inovação Técnico Profissional.

• Curso: Engenharia Civil.

• Disciplina: Hidráulica II.

• Prof. Andrés.

INTRODUÇÃO:

Hidráulica I – Conduto Livre. O escoamento livre, ou escoamento em canais abertos, é caracterizado pela presença de uma superfície em contato com a atmosfera, submetido, portanto, à pressão atmosférica.

Hidráulica II – Conduto forçado. O escoamento forçado (sempre em condutos fechados) é caracterizado por apresentar pressão diferente da pressão atmosférica, seja maior (pressão positiva – como em instalações de linhas de recalque) ou menor (pressão negativa – como em instalações de linha de sucção).

INTRODUÇÃO: • O dimensionamento dos condutos forçados é feito por meio do estudo das equações de

energia adicionado com a dissipação de energia (perda de carga) dentro dos condutos. Essa perda de carga é analisada por meio de equações teóricas (Fórmula Universal) e empíricas (Equação de Hazen-Willians, por exemplo).

• Posteriormente é feita a análise dos sistemas de recalque e em Redes de Distribuição de Água.

• Define-se instalação de recalque o conjunto de tubulações e peças especiais que transporta o fluido de uma cota inferior para uma cota superior, sendo o escoamento submetido à presença de uma bomba hidráulica, a qual é um dispositivo responsável por fornecer energia ao fluido.

• Aplicações na Engenharia: Estações de tratamento de água e esgoto, sistemas urbanos de abastecimento doméstico, sistemas hidráulico prediais, captação de águas subterrâneas, entre outros.

• Cap.1- Conceitos Básicos;• Cap.2- Escoamento Uniforme em Tubulações;• Cap.3- Perdas de Carga Localizada;• Cap.4- Sistemas Hidráulicos de Tubulações;• Cap.5- Sistemas Elevatórios ;• Cap.6 – Redes de Distribuição de Água.

Principais Referências bibliográficas:

Hidráulica Básica – Rodrigo de Melo Porto.

Manual de Hidráulica – Azevedo Neto.

INTRODUÇÃO:

Conceitos Básicos:

. Vazão e Velocidade média na seção:

Conceitos Básicos:

• Vazão em Massa (QM)

• Densidade ou massa específica (ρ): massa/ volume → ρ = m/V

• Equação da Continuidade para Regime Permanente:

Fluido qualquer em Regime Permanente.• Qm1 = Qm2

• ρ1Q1 = ρ2Q2

• ρ1v1A1 = ρ2v2A2

Conceitos Básicos:

• Equação da Continuidade para Regime Permanente:

• Fluido incompressível - (Os Líquidos - Água )A massa específica ρ na entrada e na saída do volume deverá ser a mesma (ρ1 = ρ2). Dessa forma a equação da continuidade fica:

• A vazão em volume (Q) de um fluido incompressível é a mesma em qualquer seção do escoamento.

Conceitos Básicos:

• Equação da Continuidade para Regime Permanente:

Conceitos Básicos:

D1 = D2 D1 > D2

• Equação da Energia – Equação de Bernoulli

Tipos de Energia Mecânicas associadas a um fluido:

icaCargaCinét:2gv

Pressão; de Carga:γP

Potencial; Carga:zTotal Cargaou Total Mecânica Energia :H

2

2gv

γP

zH2

Equação da Energia – Equação de Bernoulli

• Tipos de Energia Mecânicas associadas a um fluido:

Carga de Pressão (h):

PhhP . h: Carga de Pressão.

Dar exemplos: mca; m.c.oleo, mmHg

• Pressão no ponto A será PA= ϒ.hA . Exemplo PA= 3 kgf/cm2

• Carga de pressão em A: hA; Exemplo: 30 m (ou 30 m.c.a. – fluido for água)

Peso específico da água: ϒ = 9800 N/m3 ( as vezes é usado 10000 N/m3 ). ϒ = 1000 kgf/m3

Peso específico do mercúrio: ϒ = 13,6 (peso específico relativo – não tem unidade - adimensional)ϒ = 136000 N/m3 ϒ = 13600 kgf/m3

Carga de Pressão (h): Tubo por onde escoa um fluido de peso específico γ à pressão P – Conduto forçado.

Note-se que nesse caso existe uma pressão P, mas não há nenhuma altura h. – Como deverá ser interpretada carga de Pressão.

Abrindo-se um orifício no conduto,verifica-se que, se a pressão interna for maior que a externa, um jato de líquido será lançado para cima.

• Se esse jato for canalizado por meio de um tubo de vidro, verifica-se que o líquido sobe até alcançar uma altura h. Essa coluna de líquido deverá, para ficar em repouso, equilibrar exatamente a pressão p do conduto. Sendo o h da coluna a carga de pressão. P = γ.h

• Piezômetro (mede h) - medidor de Pressão.

EXEMPLO 1: Água escoa a uma vazão de 20 L/s no sistema abaixo. As pressões nos pontos A e B são respectivamente PA = 2 kgf/cm2 e PB = 100 kPa. Determine: a) A carga potencial nos pontos A e B.b) A carga cinética nos pontos A e B.c) A carga de pressão nos pontos A e B.d) A carga total nos pontos A e B.e) Determine a perda de carga entre os pontos A e B. Dados: Peso específico da água: ϒ = 1000 kgf/m3 = 9800 N/m3

EXEMPLO 2

No sistema abaixo, o ponto B é abastecido pela caixa d’água representada na figura. Água escoa a uma vazão de 40 L/s em uma tubulação com 5 polegadas de diâmetro. A perda de carga entre os pontos A e B é de 8 m. Determine a carga de pressão disponível no ponto B.

Exemplo 3

No tubo recurvado abaixo, a pressão no ponto 1 é de 1,9 kgf/cm2. Sabendo-se que a vazão transportada é de 23,6 litros/s e o ponto 2 está aberto para atmosfera, calcule a perda de carga ( hf = ?) entre os pontos 1 e 2 .

Exemplo 4: A figura abaixo mostra um trecho de uma tubulação de água composto por uma bomba. A carga total na seção 1 (entrada da bomba), é 15m. A pressão no seção 2 (saída da bomba) é de P2 = 2,1 kgf/cm2. Determine a carga (HB), em m.c.a., que a bomba cede ao fluido e a potência da bomba considerando que o rendimento da bomba é 65%.

Dados: Vazão de escoamento Q= 8,7 L/s. D1 = D2 = 50 mm.

Exemplo 5Calcule a energia adicionada a água e a potência hidráulica da bomba em cv, assumindo que as perdas de carga são desprezíveis com γ =1000 Kgf/m3 e 1cv = 75 Kgf. m/s.

Exemplo 4: Na instalação da figura, verificar se a máquina é uma bomba ou uma turbina e determinar sua potência, sabendo que seu rendimento é 75%. Sabe-se que a pressão indicada por um manômetro instalado na seção (2) é 0,16 Mpa, a vazão é 10 L/s, a área da seção dos tubos é 10 cm2 e a perda de carga entre as seções (1) e (4) é 2m. Não é dado o sentido do escoamento, ϒagua = 104 N/m3 ; g = 10 m/s2.

Próximo: Linha de energia e linha piezométrica.Exercícios energia e cota piezométrica – preparar exercícios.Exercício 06 da prova

Depois: Velocidade de atrito.Tensão tangencial.Equação universal da perda de carga.

Exercícios teóricos e cálculos.