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.
INTRODUÇÃO:
• 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.
Conceitos Básicos:
. Vazão e Velocidade média na seção:
Conceitos Básicos:
• Vazão em Massa (QM)
• Densidade ou massa específica (ρ): massa/ volume →
ρ = m/V
Conceitos Básicos:
•
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:
D1 = D2
D1 > D2
• Equação da Energia – Equação de Bernoulli
Tipos de Energia Mecânicas associadas a um fluido:
H : Energia Mecânica Total ou Carga Total
z : Carga Potencial;
P
: Carga de Pressão;
γ
v2
2g
: CargaCinética
Hz 
P
γ

v
2
2g
Equação da Energia – Equação de Bernoulli
• Tipos de Energia Mecânicas associadas a um fluido:
Carga de Pressão (h):
P   .h 
h
P

h: Carga de Pressão.
Dar exemplos: mca; m.c.oleo, mmHg
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
• 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)
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 5
Calcule 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.