Apostila de Hidráulica

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  • UNIVERSIDADE FEDERALCENTRO DE ENGENHARIA

    CURSO

    UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTASCENTRO DE ENGENHARIAS

    CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

    HIDRULICA

    Prof. Dr. Hugo Alexandre Soares Guedes

    Colaborao: Michael Lopes Honscha

    PELOTAS - RS

    AGOSTO - 2015

    DE PELOTAS

    Prof. Dr. Hugo Alexandre Soares Guedes

    Colaborao: Michael Lopes Honscha

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    NDICE

    UNIDADE 1 ENGENHARIA HIDRULICA ................. ................................................................... 6 1.1 Introduo .................................... ......................................................................................... 6 1.2 Evoluo da Hidrulica ........................ ................................................................................. 7 1.3 Panorama e escopo atual na rea de Engenharia C ivil .............................................. ........ 8 1.4 O curso de Hidrulica na UFPel ................ ......................................................................... 10

    UNIDADE 2 ESCOAMENTO EM CONDUTOS FORADOS SOB RE GIME PERMANENTE .... 12 2.1 Conceitos ..................................... ....................................................................................... 12

    2.1.1 Condutos forados ......................................................................................................... 12 2.1.2 Nmero de Reynolds ...................................................................................................... 12 2.1.3 Viscosidade .................................................................................................................... 13 2.1.4 Rugosidade interna das paredes dos condutos .............................................................. 14

    2.2 Regimes de escoamento de acordo com o nmero de Reynolds (Rey) ......................... 14 2.3 Perda de Carga ................................ .................................................................................... 16

    2.3.1 Conceito ......................................................................................................................... 16 2.3.2 Classificao .................................................................................................................. 16 2.3.3 Perda de carga contnua em condutos de seo constante em regime permanente e uniforme e escoamento incompressvel .................................................................................. 17 2.3.4 Perda de carga acidental ............................................................................................... 25

    2.4 Conduto com uma tomada intermediria .......... ................................................................ 34 2.5 Conduto com distribuio em marcha ou condutos com distribuio em percurso ou condutos com servio em trnsito .................. ........................................................................ 36 2.6 Condutos equivalentes ......................... .............................................................................. 44

    2.6.1 Condutos em srie ......................................................................................................... 44 2.6.2 Condutos em paralelo .................................................................................................... 46

    2.7 Sifes ........................................ ........................................................................................... 52 2.7.1 Funcionamento .............................................................................................................. 52 2.7.2 Condies de Funcionamento ........................................................................................ 53 2.7.3 Exerccio de Aplicao ................................................................................................... 56

    2.8 Reservatrios de Compensao ou Reservatrio de Sobras .......................................... 60 2.9 Exerccios de Fixao ......................... ................................................................................ 64

    UNIDADE 3 BOMBAS HIDRULICAS .................... ................................................................... 69 3.1 Introduo .................................... ....................................................................................... 69 3.2 Bombas hidrulicas ............................ ................................................................................ 69

    3.2.1 Classificao das bombas hidrulicas ............................................................................ 70 3.3 Bombas ........................................ ........................................................................................ 70

    3.3.1 rgos principais de uma bomba ................................................................................... 70 3.3.2 Classificao das Bombas ............................................................................................. 71

    3.4 Altura Manomtrica da Instalao .............. ....................................................................... 75 3.4.1 Primeira Expresso da Altura Manomtrica (Hm) ............................................................ 75 3.4.2 Segunda Expresso da Altura Manomtrica (Hm) ........................................................... 76

    3.5 Escolha da Bomba e Potncia Necessria ao seu F uncionamento ................................ 77 3.5.1 Vazo a ser recalcada (Q).............................................................................................. 77 3.5.2 Altura Manomtrica de Instalao (Hm) .......................................................................... 77

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    3.5.3 Clculo dos Dimetros de Suco e de Recalque .......................................................... 77 3.5.4 Potncia Necessria ao Funcionamento da Bomba (Pot) .............................................. 79 3.5.5 Potncia Instalada ou Potncia do Motor (N) ................................................................. 80

    3.6 Peas Especiais numa Instalao Tpica de Bomba ........................................................ 80 3.6.1 Na linha de suco ......................................................................................................... 80 3.6.2 Na linha de recalque ...................................................................................................... 81

    3.7 Semelhana entre Bombas ....................... ......................................................................... 83 3.7.1 Conceitos ....................................................................................................................... 83 3.7.2 Funcionamento de Bombas Semelhantes ...................................................................... 84 3.7.3 Velocidade Especfica ou Coeficiente de Rotao Unitria (ns) ...................................... 85

    3.8 Curvas Caractersticas das Bombas ............. .................................................................... 87 3.8.1 Caso de Bombas Centrfugas para n = cte ..................................................................... 87 3.8.2 Caso de Bombas Axiais para n = cte .............................................................................. 88 3.8.3 Caso de Bombas Diagonais ou Mistas para n = cte ....................................................... 88 3.8.4 Algumas concluses tiradas das curvas caractersticas das Bombas Centrfugas e Axiais................................................................................................................................................ 89

    3.9 Curvas Caractersticas do Sistema ou da Tubula o ...................................................... 90 3.9.1 Tubulao nica (Curva Tpica) ..................................................................................... 90

    3.10 Estudo conjunto das curvas caractersticas da Bomba e do Sistema .......................... 92 3.11 Variao das Curvas Caractersticas das Bombas ......................................................... 93 3.12 Variao da Rotao do Rotor (D = cte) ....... ................................................................... 94 3.13 Variao do Dimetro do Rotor (n = cte) ...... ................................................................... 96 3.14 Associao de Bombas ......................... ........................................................................... 97

    3.14.1 Introduo .................................................................................................................... 97 3.14.2 Associao em Paralelo ............................................................................................... 97 3.14.3 Associao em Srie .................................................................................................... 99

    3.15 Rendimento Total ou Rendimento da Associao ( t) ................................................. 101 3.16 Cavitao Altura de Instalao da Bomba .... ............................................................. 104

    3.16.1 Introduo .................................................................................................................. 104 3.16.2 Presso de Vapor....................................................................................................... 105 3.16.3 Ocorrncia da Cavitao ............................................................................................ 105 3.16.4 Altura Mxima de Suco das Bombas ...................................................................... 107 3.16.5 NPSH disponvel na instalao e NPSH requerido pela bomba ................................. 110 3.16.6 Medidas destinadas a dificultar o aparecimento da cavitao pelo usurio ................ 112

    UNIDADE 4 ESCOAMENTO EM CA