Apostila de Hidráulica - Otacílio

8/17/2019 Apostila de Hidráulica - Otacílio

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1º SEMESTRE - 2014HIDRÁULICA E HIDROLOGIA

Profº Otacílo Ro!r"#$%

1 & APRESE'TA()O DO PLA'O DE E'SI'O1*1 - CO'TE+DO

1 - Apresentação do plano de ensino. Contextualização da disciplina na Engenharia Civil. Revisão sobre osprincípios da hidráulica convers!es de unidades e e"uaç!es #unda$entais da hidráulica.

% - Apresentação e explicação sobre a Conservação da $assa o &'$ero de Re(nolds e o &'$ero de )roude.

* - Escoa$ento per$anente e$ condutos #orçados+ E"uaç!es da hidráulica escoa$ento uni#or$e e$ tubulaç!es.

, - Escoa$ento per$anente e$ condutos #orçados+ otncia hidráulica de bo$bas.

/ - Escoa$ento per$anente e$ condutos #orçados+ erdas de cargas contínuas e localizadas siste$a hidráulicode tubulaç!es 0rede.

2 - Escoa$ento per$anente e$ condutos #orçados+ 3iste$as elevat4rios. Redes de distribuição de água.5ransit4rio hidráulico.

1*2 & ,I,LIOGRAIA

AZEVEDO NETO, J. M. “Ma.#al !$ H!r/#lca”, Editora Edgard Blucher, São Paulo,!!".BAPT#STA, MA$%#O BENED#TO& 'A$A, MA$%#A, “#.!a$.to% !$ E."$.araH!r/#lca”, Editora ()M*, Mi+a *erai, !!-.*$#BB#N, JON E. “ I.tro!#3o H!r/#lca5 H!rolo"a $ G$%t3o !$ Á"#a%Pl#6a%”, Editora %e+gage 'ear+i+g, -/ Edi0ão, São Paulo.

1*7 & PROGRAMA(8ES E CO'DUTAS DAS A9ALIA(8ES


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A9ALIA(8ES TURMAS DIAS CO'TE+DO

'P11$21S21T23Z41(41V43V -5 4 MA$6O

5 2 2 - 413P43(43$43T ! 4 AB$#'1P41741843843943743S !- 4 AB$#'

'P21$21S21T23Z41(41V43V : 4 MA#O

3 4 :3P43(43$43T " 4 MA#O

1P41741843843943743S ; 4 MA#O

SU,STITUTI9A1$21S21T23Z41(41V43V ! 4 J(NO

%OMPAT Para a reali?a0ão da @roa e tra=alho er +ecerio> 4 (ar eCcluiae+te calculadora @ara eetuar o clculo& 4 E +e+hua hi@Ftee er @eritido o uo de celular @ara a reolu0ão da@roa& 4 Não haer troca de aterial coo =orracha, calculadora ou ca+eta

dura+te a @roa& 4 Não er @eritido Gue o alu+o aia da ala de aula dura+te a @roa& 4 O aceo H ala de aula, +o dia da @roa, er reali?ado atI 53 i+utoa@F o eu i+cio. Se @or acao, +ete i+teralo de te@o, algu alu+o e retirar daala de aula, +e+hu outro alu+o @oder e+trar @ara a?er a @roa& 4 Não er @eritido o regitro da @roa @or +e+hu Itodo, i+cluie oto& 4 A GuetKe Gue +ão a@ree+tare o clculo Gue deteri+ara are@ota erão deco+iderada, cuLo alor er ?ero& 4 A Guetão cuLa reolu0ão eLa i+co@atel co a re@ota erdeco+iderada, cuLo alor er ?ero&

4 A aalia0ão u=titutia er reali?ada a@e+a Gua+do olicitada eautori?ada e co+oridade co a +ora i+ter+a da (N#P'AN& 4 A aalia0Ke NP5, Su=titutia e ECae erão reali?ada eCcluiae+te@or eio de @roa. A aalia0ão NP @oder er reali?ada @or eio de @roa outra=alho, cuLa decião ca=e eCcluiae+te ao @roeor& 4 %ao a aalia0ão eLa reali?ada @or eio de u tra=alho, eta +ão @odera@ree+tar i+dcio de cF@ia e+tre gru@o, =uca +a i+ter+et e GualGuer outro ti@ode @rocedie+to Gue +ão ati+La o o=Letio de aGuii0ão de co+hecie+to ao alu+o& 4 O tra=alho e gru@o @oderão a@ree+tar +ota diera e+tre euco@o+e+te, de@e+de+do da @artici@a0ão eetia de cada e=ro +a co+ec0ão

do tra=alho& 4 Não haer @rorroga0ão da data de reali?a0ão da @roa ou e+trega dotra=alho& 4 A +ota NP5 e NP erão co@ota @or atI ! da aalia0ão teFrica e@or atI -! da aalia0ão @rtica& 4 A +ota e reolu0ão da @roa NP5 e NP erão a@ree+tada e reali?ada+a @rieira aula a@F a ua reali?a0Ke, +ão ca=e+do Guetio+ae+to@oteriore Gua+to H reolu0ão da @roa ou a +ota, co eCce0ão Gua+do houerdiere+0a e+tre a +ota a@ree+tada e o la+0ae+to +o itea&4 O Guetio+ae+to, i+ora0Ke, co=i+a0Ke ou cou+icado reali?ado orada ala de aula +ão ter +e+hua alidade, i+clui+do liga0Ke tele+ica,e+age+ eletr+ica ou e4ail&


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1º SEMESTRE - 2014HIDRÁULICA E HIDROLOGIA

Profº Otacílo Ro!r"#$%

1* & CO'9ERS)O DE U'IDADES

5.5 2 (+idade de edida

U'IDADE DE COMPRIME'TO7uiletro ectetr

oDecetro Metro Decetro %e+tetro iletro

Q h Da d c !,!!5 !,!5 !,5 5 5! 5!! 5.!!!

U'IDADE DE SUPER;CIE

7uiletro7uadrado

ectetro

7uadrado

Decetro7uadrado

Metro7uadrado

Decetro7uadrado

%e+tetro7uadrado

iletro7uadrado

R h da d c

!,!!!!!5 !,!!!5 !,!5 5 5!! 5.!!!! 5.!!!.!!!

U'IDADE DE 9OLUME7uiletro

%=icoectetro %=ico

Decetro%=ico

Metro%=ico

Decetro%=ico

%e+tetro%=ico

iletro%=ico

Q- h- da- - d- c- -

!,!!!!!!!!

5

!,!!!!!5 !,!!5 5 5.!!! 5.!!!.!!! 5.!!!.!!!.

!!!

U'IDADE DE CAPACIDADE7uilolitro ectolitro Decalitro 'itro Decilitro %e+tilitro Mililitro

Ql hl dal l dl cl l!,!!5 !,!5 !,5 5 5! 5!! 5!!!

U'IDADE DE MASSA7uilograa ectogra

aDecagra

a*raa Decigraa %e+tigra

aMiligraa

Rg hg dag g dg cg g

!,!!5 !,!5 !,5 5 5! 5!! 5!!!


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MEDIDAS DECAPACIDADE

MEDIDAS DE9OLUME

Ql -

l d-

l c-

5. 2 (+idade de Preão @U

Pa =ar at O g5 Pa NW 5 5!43 ;," C 5!41 5,! C 5!41 3! C 5!43

5 =ar 5!3 5 !,;" 5!,5; 3!5 at 5,!5- C 5!3 5,!5- 5 5!,-- :!5 O !,;"5 C 5!1 !,!;"5 !,!;:" 5 -,:

2 & CO'CEITOS E PRI'C;PIOS2*1 & HIDRÁULICA

Etiologicae+te do grego, hXdor gua e aulo co+dutoU 2 co+du0ão de gua.%o+ceito a@lo> I o etudo do co@ortae+to da gua e outro lGuido e re@ouo ou eoie+to.Diião da idrulica>

4 hidrottica 2 etuda o eor0o a Gue ão u=etido o lGuidoe eGiuil=rio. 4 *eral

4 hidrodi+ica 2 etuda o lGuido e oie+to

4 idrulica ur=a+a 4 itea de a=atecie+tode gua 4 itea de egotoa+itrio 4 galeria de gua@luiai

4 idrulica rural 4 irriga0ão 4 dre+age agrcolaidrulica 4 idrulica Yuial 4 rio

4 A@licada 4 ca+ai ou tIc+ica4 idrulica ari+ha 4 @orto

4 o=ra artia

4 #+tala0Ke hidrulica 4 @rediai 4 i+dutriai

4 TIc+ica hidrelItrica

2*2 - LUIDOS


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São cor@o cuLa olIcula t a @ro@riedade de e oere, ua e rela0ão H outra,o= a a0ão de or0a de +ia gra+de?a. )luido I ca@a? de deorar4e co+ti+uae+te eauir a ora do reci@ie+te Gue o co+tI.

4 'Guido t ua olIcula ai @rFCia e toa a co+[gura0ão do

reci@ie+te, a co+era+do o eu olue @raticae+te co+ta+te.)'(#DOS

4 Aeriore ocu@a o olue do reci@ie+te Gue o co+tI, eo GueeLa colocado e reci@ie+te de olue diere+te.

2*7 & OR(AS E TE'S8ES

TIPOS DE OR(AS 'OS LUIDOS

7ua+do e re@ouo +ão oerece reit+cia a ua or0a de

O Yuido Guae e@re caracteri?a4e @or @artcularacae+te ligada, a@ree+ta+do co+iderel o=ilidade

LUID

Etado lGuido e gaoo da atIria

7ualGuer caua ca@a? de reali?ar tra=alho N, RgU.OR(A

\ a or0a i+ter+a e+tre a @artcula de ua e0ão tra+eralTE'S)


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fora% !o cor


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2*4 & PRESS)O

\ a or0a ) a@licada e ua u+idade de rea A < > F

A U. (+idade> Pa > ' ? 2.


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Absoluta edida corela0ão ao cuo. \ a oada @reão a+oItrica ourelatia e a @reãoatoIrica.

Manométrica ou

relativa edida co rela0ãoH @reão atoIrica. \ adiere+0a e+tre a @reãoa=oluta e a @reãoatoIrica.

TIPOS DE

E%t/tca E u Yuido co+[+adoo=re rea iguai atuaor0a iguai Pri+c@io dePacalU.

D.@ca E+ergia +eceria @arae+cer a reit+cia deecoae+to decorre+te doatrito e choGue de+tro datu=ula0Ke.


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ator$% !$ co.6$r%3o

5 at :!g 5 MPa 3!5,g

5 at 5,!5-1=ar 5 MPa 5!=ar

5 at 5,!5-3^5!3 Pa 5 MPa 5!,RgWc

5 at 51,:;@il=W@olU

5 MPa 513,!1@i l=W@olU

5 =ar 3;g 5 Pa ,3 C 5!4- g

5 =ar !,;":at 5 Pa 5!43 =ar

5 =ar 5,!5;:RgWc 5 Pa ;,":;^5!4: at

5 =ar 51,3!-@il=W@olU

5 Pa 5,13C 5!41 @il=W@olU

5 RgWc -:g 5 @i 35,5;g

5 RgWc !,;"!=ar 5 @i !,!:";=ar

5 RgWc !,;:at 5 @i !,!!-RgWc

5 RgWc 51,-@il=W@olU

5 @i !,!:"!@i l=W@olU

2* & COES)O E ADES)O

2*B & MASSA ESPEC;ICA5 PESO ESPEC;ICO E DE'SIDADE RELATI9A

Co$%3o Pro@riedade Gue @erite HolIcula Yuida reitire a@eGue+o eor0o de te+ão. \u e+e+o eletroGuico.

A!$%3o 7ua+do a atra0ão da olIculade u Flido o=re a olIculalGuida I aior Gue a co$%3o ocorre a a!$%3o do lGuido H@arede do Flido.

A gua te aior a!$%3o Gue co$%3o.


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6assa

Especí#ica ou7ensidade

Absoluta ρU

8 a $assa da unidade de volu$e de u$lí"uido 09g# :s%;$,. A $assa especí#ica daágua a ,


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2* & PRI'C;PIO DE PASCAL

p= F

A

5 coo


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2* - 9a3o 9ol#Jtrca

L$ !$ St$6.

A diere+0a de @reão e+tre doi @o+to da aa deu lGuido e eGuil=rio I igual H diere+0a de +ele+tre o @o+to, ulti@licada @elo @eo e@ec[co dolGuido


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2*10 & '$ro !$ R$.ol!%

7 & E%coa$.to% ora!o%-.5. 4 %o+ceito

-. 2 EGua0ão da E+ergia

>B

8 preponderante a ação daviscosidade do #luido

ode ocorrer pela ação da gravidade ou por bo$bea$ento


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-. 2 Teorea de Ber+oulli

Ao lo+go de GualGuer li+ha corre+te I co+ta+te a oa da altura ci+Itica V WgU,

@ie?oItrica @Wγ U e geoItrica ZU.

V`gUE+ergia %i+Itica or0a ia @ara o @eo e@ec[coU W UWW U ¿ &

@`γ U E+ergia de @reão ou @ie?oItrica QgWU WQgW-U U&ZU E+ergia de @oi0ão ou @ote+cial U.

-.- 2 Pot+cia idrulica de Bo=a e Tur=i+a

A li+ha de e+ergia e@re decai +o e+tido do ecoae+to, a e+o Gue ua o+te eCter+ade e+ergia eLa i+trodu?ida. Tur=i+a e Gui+a ão Gui+a hidrulica Gue t a u+0ão de eCtrair ou or+ecere+ergia ao ecoae+to.

>nde+ 7esnível 0$ ressãoγ eso Especí#ico 09g#;$*D Altura 0$

g

Aceleração da gravidade 0$;s%

>nde+p ressãoγ eso Especí#ico 09g#;$*D Altura 0$g Aceleração da gravidade 0$;s%∆ erda de Carga 0$

M


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HE N?- E/ > H%

E E+ergia @or u+idade de @eo do Yuido e ecoae+to +a e+trada da Gui+a& E+ergia @or u+idade de @eo do Yuido e ecoae+to +a ada da Gui+a&EG E+ergia or+ecida @ela =o=a U ou co+uida @ela tur=i+e 4U.

Pot+cia total or+ecida ou co+uidaU I a e+ergia total @or u+idade de te@o.

Pot > Emaq

t =

emaq∗ peso

t =¿ FH%-H$

Pot+cia>• Para =o=a

Pot > H ? η @ara gua Pot > 5KKHa+ ? η

a+ Z L 2 Z ∆ ∆ L Z L 2 Z ∆,

Se+do Gue Z L 2 Z I chaada de altura geoItrica de elea0ão.

• Para Tur=i+a

Pot > η H# @ara gua Pot > 5KηKKH#

u Z 2 Z L 4 ∆ 4 ∆ L Z 2 Z L 4 ∆,

Se+do Gue Z 2 Z L I chaada de Gueda =ruta.

7

E S

∆ L

ZL

Z

∆

a+u

ZL∆ L

ZBo=

Tur=i+a∆


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5 Qb 5,-: c

E8E$%


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% - Considere u$ siste$a de bo$bea$ento co$o $ostrado abaixo no "ual u$a bo$ba co$rendi$ento de F/I recalca u$a vazão de 1/ l;s de água do reservat4rio de $ontante co$ nível dJáguana cota 1/=== $ para ao reservat4rio de Kusante co$ nível dJágua na cota %==== $. As perdas de

carga totais na tubulação de $ontante 0sucção e de Kusante 0recal"ue são respectiva$ente ∆$L

=/2 $ e ∆KL1F@% $. >s di$etros das tubulaç!es de sucção e recal"ue são respectiva$ente =1/ $

e =1= $. > eixo da bo$ba está na cota geo$?trica 1/1/= $.

7eter$ine+

a as cotas da linha de energia nas seç!es de entrada e saída da bo$baM

b as cargas de pressão disponíveis no centro dessas seç!esM

c a altura total de elevação e a potncia #ornecida pela bo$ba.

1/= $

%== $

A

H C

7

* - Ho$beia$-se =1/ $*;s de água atrav?s de u$a tubulação de =%/ $ de di$etro de u$reservat4rio aberto cuKo nível dJágua $antido constante está na cota /2F== $. A tubulação passa por u$ ponto alto na cota /F== $. Calcule a potncia necessária N bo$ba co$ rendi$ento de F/I para$anter no ponto alto da tubulação u$a pressão disponível de 1,F G&;$% sabendo "ue entre oreservat4rio e o ponto alto a perda de carga ? igual a F/ $.

7ados+


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AH C

7

/F $

/2F $

, - Entre os dois reservat4rios $antidos e$ níveis constantes encontra-se u$a $á"uina hidráulica

instalada e$ u$a tubulação circular co$ área igual a ==1 $%. ara u$a vazão %= l;s entre osreservat4rios u$ $anO$etro colocado na seção H indica u$a pressão de 2 G&;$% e a perda decarga entre as seç!es 7 e C ? igual a F/ $. 7eter$ine o sentido do escoa$ento a perda de cargaentre as seç!es A e H as cotas piezo$?tricas e$ H e C o tipo de $á"uina 0bo$ba ou turbina e apotncia da $á"uina se o rendi$ento ? de =I.

$e@. AD&Da=,;:&%P=&%Pc;,;&=o=a&Pot,3:-Q

%= $

1== $

7

$á"uina

C H A

/ - A vazão de água recalcada por u$a bo$ba ? de ,/== l;$in. 3eu conduto de sucção horizontal te$di$etro de =*= $ e possui u$ $anO$etro di#erencial co$o na )igura abaixo. 3eu conduto de saídahorizontal te$ di$etro de =%= $ e sobre seu eixo situado 1%% $ aci$a do precedente u$$anO$etro indica u$a pressão de 22 Ga. 3upondo o rendi$ento da bo$ba igual a =I "ual apotncia necessária para realizar este trabalho. 7ado densidade do $erc'rio dr L 1*2.


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P

P

P

1%% $

%

=%2$

=1$

7sL=*=$

7rL=%=$

: 4 A )igura a eguir otra o itea de =o=eae+to de gua do reeratFrio $5 @ara oreeratFrio $, atraI de ua tu=ula0ão de dietro igual a !,1! , @ela Gual ecoa uaa?ão de 53! lW co ua @erda de carga u+itria J!,!33 W. A dit+cia $5B5 e B5$ede, re@ectiae+te, 5",3 e 5"!! . A =o=a B5 te @ot+cia igual a 3! c ere+die+to de "!. %o o dado da )igura 5.5, deteri+e>

aU a Gue dit+cia de B5 deer er i+talada B @ara Gue a carga de @reão +a e+trada deB eLa igual a O&

=U a @ot+cia da =o=a B, e o re+die+to I de "!, e a carga de @reão logo a@F a=o=a. De@re?e, +o doi ite+, a carga ci+Itica da tu=ula0ão.


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