LABORATÓRIO DE HIDRÁULICA -...

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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE GOIÁS PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA COORDENAÇÃO DO LABORATÓRIO DE HIDRÁULICA ROTEIRO DE EXPERIMENTOS ENG1120 LABORATÓRIO DE HIDRÁULICA GOIÂNIA

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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE GOIÁS

PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA

COORDENAÇÃO DO LABORATÓRIO DE HIDRÁULICA

ROTEIRO DE EXPERIMENTOS

ENG1120

LABORATÓRIO DE

HIDRÁULICA

GOIÂNIA

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2017-1

Sumário

1ª Experiência: Determinação da vazão real no Tubo Diafragma ....................................................................... 2

2ª Experiência: Determinação do fator de atrito e do coeficiente de rugosidade de Hazen-Willians no tubo liso. . 6

3ª Experiência: Determinação do fator de atrito e do coeficiente de rugosidade de Hazen-Willians no tubo

rugoso. ............................................................................................................................................................. 8

4ª Experiência: Determinação da perda de carga localizada no Registro de Gaveta............................................10

5ª Experiência: Visualização e determinação dos parâmetros dos três reservatórios ...........................................12

6a Experiência: Determinação da carga de pressão fornecida pela bomba ..........................................................13

7ª Experiência: Determinação dos coeficientes de descarga, contração e velocidade no orifício de fundo ..........14

8ª Experiência: Determinação da vazão no Vertedor Retangular com duas contrações .......................................16

9ª Experiência: Determinação da vazão no Vertedor Triangular ........................................................................18

10ª Experiência: Determinação da vazão no Vertedor de Parede Espessa ..........................................................20

11ª Experiência: Visualização e determinação dos parâmetros do fenômeno do Ressalto Hidráulico .................22

12ª Experiência: Determinação do coeficiente de rugosidade de Manning .........................................................24

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1ª Experiência: Determinação da vazão real no Tubo Diafragma

1. FÓRMULAS

1.1. Para a vazão no Tubo Diafragma

𝑄 = 𝐾 𝑆0 {2 𝑔 (𝑑𝐻𝑔 − 1)∆ℎ}12 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 1.1

𝑆0

𝑆= 𝑚

⇒ 𝑆0 = 𝑚 𝑆 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 1.2

𝑄 = 𝐾 𝑆 𝑚 {2 𝑔 (𝑑𝐻𝑔 − 1)∆ℎ}1

2 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 1.3

∆ℎ = 𝐿1 − 𝐿2, 𝑒𝑚 𝑚𝑐𝑎 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 1.4

Lembrando que:

𝑄 = 𝑉 𝑆, 𝑒𝑚 𝑚3 𝑠⁄ 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 1.5

Em que:

Q = vazão, em m3/s;

S0 = seção interna da tubulação, em m²;

g = aceleração gravitacional, em m/s²;

h = variação na altura da coluna do manômetro, em m;

dHg = densidade relativa do mercúrio, igual a 13,6.

1.2. Número de Reynolds (Re)

𝑅𝑒 = 𝑉 𝐷

𝜈 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 1.6

Em que:

V = velocidade da água no tubo, em m/s;

D = Diâmetro do tubo, m;

= Viscosidade cinemática, em m2/s.

1.3. Para a vazão real no Tubo Diafragma

𝑄 = 𝐶𝑄 𝑆 𝑚 {2 𝑔 (𝑑𝐻𝑔 − 1) Δℎ}12 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 1.7

Em que:

Q = vazão, em m3/s;

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CQ = Coeficiente de vazão do medidor;

Ad = área do orifício dado por:

𝐴𝑑 = 𝑆 𝑚 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 1.8

S = área do tubo;

= peso específico da água.

Determinar a viscosidade cinemática da água na temperatura obtida;

Determinar o número de Reynolds e determinar o CQ na tabela fornecida.

2. DADOS

- Diâmetro do tubo = 7,80 cm;

- Valor de m = 0,45;

- Valor de K = 0,676;

- água = 9,79 kN/m3;

- = Viscosidade cinemática determinada pelo gráfico.

3. MATERIAL PARA EXPERIÊNCIA

- Tubo Diafragma;

- Quadro de pressões – manômetro;

- Água;

- Régua;

- Termômetro;

- Módulo Experimental de hidráulica.

4. OBJETIVOS

- Determinar o coeficiente de vazão fornecido pela norma DIN;

- Determinar a vazão real no tubo diafragma;

- Comparar as vazões em termos de erro;

- Tirar conclusões.

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2ª Experiência: Determinação do fator de atrito e do coeficiente de rugosidade

de Hazen-Willians no tubo liso.

1. FÓRMULAS

1.1. Perda de carga (Fórmula Universal) e perda de carga unitária no conduto

ℎ𝑝 = 𝑓 𝐿

𝐷

𝑉2

2 𝑔 (𝐹ó𝑟𝑚𝑢𝑙𝑎 𝑈𝑛𝑖𝑣𝑒𝑟𝑠𝑎𝑙) 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 2.1

Lembrando que:

ℎ𝑝 = (𝑑𝐻𝑔 − 1) Δℎ, 𝑒𝑚 𝑚𝑐𝑎 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 2.2

𝐽 = ℎ𝑝

𝐿, 𝑒𝑚 𝑚 𝑚⁄ 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 2.3

Δℎ = 𝐿1 − 𝐿2, 𝑒𝑚 𝑚𝑐𝑎 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 2.4

1.2. Perda de carga (Equação de Hazen-Willians) e perda de carga unitária no conduto

𝐽 = 10,65 𝑄1,85

𝐶1,85 𝐷4,87 (𝐻𝑎𝑧𝑒𝑛 − 𝑊𝑖𝑙𝑙𝑖𝑎𝑛𝑠) 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 2.5

ℎ𝑝 = (𝑑𝐻𝑔 − 1) Δℎ 𝑒𝑚 𝑚𝑐𝑎 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 2.6

𝐽 = ℎ𝑝

𝐿 𝑒𝑚 𝑚 𝑚⁄ 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 2.7

Δℎ = 𝐿1 − 𝐿2 𝑒𝑚 𝑚𝑐𝑎 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 2.8

1.3. Tubo Diafragma

𝑄 = 𝐾 𝑆0 {2 𝑔 (𝑑𝐻𝑔 − 1)∆ℎ}12 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 2.9

𝑆0

𝑆= 𝑚

⇒ 𝑆0 = 𝑚 𝑆 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 2.10

𝑄 = 𝐾 𝑆 𝑚 {2 𝑔 (𝑑𝐻𝑔 − 1)∆ℎ}1

2 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 2.11

Lembrando que:

𝑄 = 𝑉 𝑆, 𝑒𝑚 𝑚3 𝑠⁄ 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 2.12

Em que:

Q = vazão, em m3/s;

S0 = seção interna da tubulação, em m²;

g = aceleração gravitacional, em m/s²;

h = variação na altura da coluna do manômetro, em m;

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dHg = densidade relativa do mercúrio, igual a 13,6.

2. DADOS

- Diâmetro do tubo = 7,80 cm;

- Valor de m = 0,45;

- Valor de K = 0,676;

- dHg = 13,6;

- g = 9,81m/s2;

- Tubulação lisa de 1 1/2”;

- Comprimento da tubulação entre tomadas de pressão = 2,25 m.

3. MATERIAL PARA EXPERIÊNCIA

- Tubo Diafragma;

- Tubo liso;

- Quadro de pressões – manômetro;

- Água;

- Módulo Experimental de hidráulica.

4. OBJETIVOS:

- Calcular a perda de carga total ( hp );

- Calcular a perda de carga unitária ( J );

- Calcular o fator de atrito (f);

- Calcular o coeficiente de rugosidade de Hazen-Willians (C);

- Tirar conclusões.

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3ª Experiência: Determinação do fator de atrito e do coeficiente de rugosidade

de Hazen-Willians no tubo rugoso.

1. FÓRMULAS

1.1. Perda de carga (Fórmula Universal) e perda de carga unitária no conduto

ℎ𝑝 = 𝑓 𝐿

𝐷

𝑉2

2 𝑔 (𝐹ó𝑟𝑚𝑢𝑙𝑎 𝑈𝑛𝑖𝑣𝑒𝑟𝑠𝑎𝑙) 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 3.1

Lembrando que:

ℎ𝑝 = (𝑑𝐻𝑔 − 1) Δℎ, 𝑒𝑚 𝑚𝑐𝑎 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 3.2

𝐽 = ℎ𝑝

𝐿, 𝑒𝑚 𝑚 𝑚⁄ 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 3.3

Δℎ = 𝐿1 − 𝐿2, 𝑒𝑚 𝑚𝑐𝑎 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 3.4

1.2. Perda de carga (Equação de Hazen-Willians) e perda de carga unitária no conduto

𝐽 = 10,65 𝑄1,85

𝐶1,85 𝐷4,87 (𝐻𝑎𝑧𝑒𝑛 − 𝑊𝑖𝑙𝑙𝑖𝑎𝑛𝑠) 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 3.5

ℎ𝑝 = (𝑑𝐻𝑔 − 1) Δℎ 𝑒𝑚 𝑚𝑐𝑎 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 3.6

𝐽 = ℎ𝑝

𝐿 𝑒𝑚 𝑚 𝑚⁄ 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 3.7

Δℎ = 𝐿1 − 𝐿2 𝑒𝑚 𝑚𝑐𝑎 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 3.8

1.3. Tubo Diafragma

𝑄 = 𝐾 𝑆0 {2 𝑔 (𝑑𝐻𝑔 − 1)∆ℎ}12 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 3.9

𝑆0

𝑆= 𝑚

⇒ 𝑆0 = 𝑚 𝑆 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 3.10

𝑄 = 𝐾 𝑆 𝑚 {2 𝑔 (𝑑𝐻𝑔 − 1)∆ℎ}1

2 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 3.11

Lembrando que:

𝑄 = 𝑉 𝑆, 𝑒𝑚 𝑚3 𝑠⁄ 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 3.12

Em que:

Q = vazão, em m3/s;

S0 = seção interna da tubulação, em m²;

g = aceleração gravitacional, em m/s²;

h = variação na altura da coluna do manômetro, em m;

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dHg = densidade relativa do mercúrio, igual a 13,6.

2. DADOS

- Diâmetro do tubo = 7,80 cm;

- Valor de m = 0,45;

- Valor de K = 0,676;

- dHg = 13,6;

- g = 9,81m/s2;

- Tubulação lisa de 1 1/2”;

- Comprimento da tubulação entre tomadas de pressão = 2,25 m.

3. MATERIAL PARA EXPERIÊNCIA

- Tubo Diafragma;

- Tubo liso;

- Quadro de pressões – manômetro;

- Água;

- Módulo Experimental de hidráulica.

4. OBJETIVOS:

- Calcular a perda de carga total ( hp );

- Calcular a perda de carga unitária ( J );

- Calcular o fator de atrito (f);

- Calcular o coeficiente de rugosidade de Hazen-Willians (C);

- Tirar conclusões.

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4ª Experiência: Determinação da perda de carga localizada no Registro de

Gaveta

1 FÓRMULAS

1.1. Perda de carga nos condutos

ℎ𝑝 = (𝑑𝐻𝑔 − 1) Δℎ, 𝑒𝑚 𝑚𝑐𝑎 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 4.1

Δℎ = 𝐿1 − 𝐿2 , 𝑒𝑚 𝑚𝑐𝑎 (𝑇𝑢𝑏𝑜 𝑙𝑖𝑠𝑜 𝑠𝑒𝑚 𝑟𝑒𝑔𝑖𝑠𝑡𝑟𝑜) 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 4.2

ℎ𝑝𝑟= (𝑑𝐻𝑔 − 1) Δℎ, 𝑒𝑚 𝑚𝑐𝑎 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 4.3

Δℎ1 = 𝐿3 − 𝐿4 , 𝑒𝑚 𝑚𝑐𝑎 (𝑇𝑢𝑏𝑜 𝑙𝑖𝑠𝑜 𝑐𝑜𝑚 𝑟𝑒𝑔𝑖𝑠𝑡𝑟𝑜) 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 4.4

ℎ𝑝𝐿𝑂𝐶= ℎ𝑝𝑟

− ℎ𝑝 (𝑃𝑒𝑟𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑙𝑜𝑐𝑎𝑙𝑖𝑧𝑎𝑑𝑎 𝑛𝑜 𝑟𝑒𝑔𝑖𝑠𝑡𝑟𝑜) 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 4.5

ℎ𝑝𝐿𝑂𝐶= 𝐾𝑃 ∙

𝑣2

2𝑔 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 4.6

1.2- Tubo Diafragma

𝑄 = 𝐾 𝑆0 {2 𝑔 (𝑑𝐻𝑔 − 1)∆ℎ}12 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 4.7

𝑆0

𝑆= 𝑚 ⇒ 𝑆0 = 𝑚 𝑆 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 4.8

𝑄 = 𝐾 𝑆 𝑚 {2 𝑔 (𝑑𝐻𝑔 − 1)∆ℎ}1

2 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 4.9

∆ℎ = 𝐿1 − 𝐿2, 𝑒𝑚 𝑚𝑐𝑎 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 4.10

Lembrando que:

𝑄 = 𝑉 𝑆, 𝑒𝑚 𝑚3 𝑠⁄ 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 4.11

Em que:

Q = vazão, em m3/s;

S0 = seção interna da tubulação, em m²;

g = aceleração gravitacional, em m/s²;

h = variação na altura da coluna do manômetro, em m;

dHg = densidade relativa do mercúrio, igual a 13,6.

2 DADOS

- Valor de m = 0,45;

- Valor de K = 0,676;

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- dHg = 13,6;

- g = 9,81m/s2.

3 MATERIAL PARA EXPERIÊNCIA

- Tubo Diafragma;

- Tubulação lisa de 1 1/2”;

- Tubulação lisa de 1 1/2” com registro de gaveta aberto;

- Quadro de pressões – manômetros;

- Água;

- Módulo Experimental de hidráulica.

4 OBJETIVOS

- Calcular a perda localizada no registro (hpLOC);

- Determinar o coeficiente de perda de carga localizada (KP) do registro;

- Tirar conclusões.

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5ª Experiência: Visualização e determinação dos parâmetros dos três

reservatórios

1. FÓRMULAS

Determinação da vazão pelo método direto

𝑄 =𝑉𝑜𝑙

Δ𝑡, em m³/s Equação 5.1

Em que:

Q = vazão, em m3/s;

Vol = volume, em m3;

t = tempo, em s.

2. DADOS

Obter os dados dos três reservatórios

3. MATERIAL PARA EXPERIÊNCIA

- Proveta graduada (1000 ml);

- Cronômetro;

- Água;

- Reservatório;

- Módulo Experimental de hidráulica.

4. OBJETIVOS

1- Calcular a vazão quando o reservatório 1 e 2 são abastecedores;

2- Quando o reservatório 2 passa de abastecedor a receptor, por quê?

3- Calcular a vazão quando o reservatório 1 é abastecedor e 2 é receptor;

4- Calcular a vazão no reservatório 3 (receptor) nas situações 1 e 3

5- Tirar conclusões.

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6a Experiência: Determinação da carga de pressão fornecida pela bomba

1. FÓRMULAS

𝑃2 − 𝑃1 = 𝛾 ∙ ℎ 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 6.1

Em que:

P = pressão, N/m²;

γ = peso específico, N/m³;

h = diferença de cota, m.

2. DADOS:

- dhg = 13,6;

- γ = 10.000 N/m³.

3. MATERIAL PARA EXPERIÊNCIA

- Quadro de pressões – manômetro;

- Água;

- Régua;

- Módulo Experimental de hidráulica.

4. OBJETIVOS

- Determinar a carga de pressão fornecida pela bomba;

- Tirar conclusões.

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7ª Experiência: Determinação dos coeficientes de descarga, contração e

velocidade no orifício de fundo

1. FÓRMULAS:

1.1- Para a vazão no Tubo Diafragma

𝑄 = 𝐾 𝑆0 {2 𝑔 (𝑑𝐻𝑔 − 1)∆ℎ}12 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 7.1

𝑆0

𝑆= 𝑚

𝑠⇒ 𝑆0 = 𝑚 𝑆 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 7.2

𝑄 = 𝐾 𝑆 𝑚 {2 𝑔 (𝑑𝐻𝑔 − 1)∆ℎ}1

2 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 7.3

∆ℎ = 𝐿1 − 𝐿2, 𝑒𝑚 𝑚𝑐𝑎 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 7.4

Lembrando que:

𝑄 = 𝑉 𝑆, 𝑒𝑚 𝑚3 𝑠⁄ 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 7.5

Em que:

Q = vazão, em m3/s;

S0 = seção interna da tubulação, em m²;

g = aceleração gravitacional, em m/s²;

h = variação na altura da coluna do manômetro, em m;

dHg = densidade relativa do mercúrio, igual a 13,6.

1.2- Vazão no orifício de fundo

𝑄 = 𝑐′𝑑 𝐴0 √2 𝑔 ℎ 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 7.6

𝑐′𝑑 = 𝑐𝑑 (1 + 0,15 𝐾) 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 7.7

𝐾 = 𝑝𝑒𝑟í𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑡𝑒 𝑠𝑢𝑝𝑟𝑖𝑚𝑖𝑑𝑎

𝑝𝑒𝑟í𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑜 𝑜𝑟𝑖𝑓í𝑐𝑖𝑜 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 7.8

Em que:

cd = coeficiente de descarga;

K = coeficiente de forma;

A0 = área do orifício, em m²;

h = carga do orifício, em m.

1.3- Coeficiente de Contração (cc) e Velocidade (cv)

𝑐𝑑 = 𝑐𝑣 𝑐𝑐 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 7.9

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𝑐𝑐 = 𝐴𝑠𝑐

𝐴0 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 9.10

Em que:

cc = coeficiente de contração;

ASC = área da seção contraída, m²;

A0 = área do orifício, m².

2. DADOS

- Diâmetro do tubo = 7,80 cm;

- Valor de m = 0,45;

- Valor de K = 0,676;

- água = 9,79 kN/m3.

3. MATERIAL PARA EXPERIÊNCIA

- Tubo Diafragma;

- Quadro de pressões – manômetro;

- Canal retangular com comporta de fundo;

- Água;

- Régua;

- Módulo Experimental de hidráulica.

4. OBJETIVOS

- Determinar o coeficiente de vazão fornecido (cd);

- Determinar o coeficiente de contração (cc);

- Comparar o coeficiente de velocidade (cv);

- Tirar conclusões.

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8ª Experiência: Determinação da vazão no Vertedor Retangular com duas

contrações

1. FÓRMULAS:

1.1- Vertedor Retangular com duas contrações

𝑄 = 1,838 𝐿′𝐻32 (𝐹𝑟𝑎𝑛𝑐𝑖𝑠) 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 8.1

2 contrações:

𝐿′ = 𝐿 − 0,2 𝐻 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 8.2

Em que:

Q = vazão, em m3/s;

L = largura do vertedor, em m;

H = Carga do vertedor, em m.

1.2- Tubo Diafragma

𝑄 = 𝐾 𝑆0 {2 𝑔 (𝑑𝐻𝑔 − 1)∆ℎ}12 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 8.3

𝑆0

𝑆= 𝑚 ⇒ 𝑆0 = 𝑚 𝑆 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 8.4

𝑄 = 𝐾 𝑆 𝑚 {2 𝑔 (𝑑𝐻𝑔 − 1)∆ℎ}1

2 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 8.5

∆ℎ = 𝐿1 − 𝐿2, 𝑒𝑚 𝑚𝑐𝑎 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 8.6

Lembrando que:

𝑄 = 𝑉 𝑆, 𝑒𝑚 𝑚3 𝑠⁄ 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 8.7

Em que:

Q = vazão, em m3/s;

S0 = seção interna da tubulação, em m²;

g = aceleração gravitacional, em m/s²;

h = variação na altura da coluna do manômetro, em m;

dHg = densidade relativa do mercúrio, igual a 13,6.

2. DADOS

- Diâmetro do tubo = 7,80 cm;

- Valor de m = 0,45;

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- Valor de K = 0,676;

- g = 9,81 m/s2.

3. MATERIAL PARA EXPERIÊNCIA

- Tubo Diafragma;

- Quadro de pressões – manômetro;

- Vertedor retangular de duas contrações;

- Água;

- Régua;

- Módulo Experimental de hidráulica.

4. OBJETIVOS

- Determinar a vazão no vertedor retangular de duas contrações;

- Determinar a vazão no tubo diafragma;

- Comparar as vazões em termos de erro;

- Tirar conclusões.

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9ª Experiência: Determinação da vazão no Vertedor Triangular

1. FÓRMULAS

1.1- Vertedor Triangular

𝑄 = 1,4 𝐻52 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 9.1

Em que:

Q = vazão, em m3/s;

H = Carga do vertedor, em m.

1.2- Tubo Diafragma

𝑄 = 𝐾 𝑆0 {2 𝑔 (𝑑𝐻𝑔 − 1)∆ℎ}12 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 9.2

𝑆0

𝑆= 𝑚 → 𝑆0 = 𝑚 𝑆 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 9.3

𝑄 = 𝐾 𝑆 𝑚 {2 𝑔 (𝑑𝐻𝑔 − 1)∆ℎ}1

2 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 9.4

∆ℎ = 𝐿1 − 𝐿2, 𝑒𝑚 𝑚𝑐𝑎 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 9.5

Lembrando que:

𝑄 = 𝑉 𝑆, 𝑒𝑚 𝑚3 𝑠⁄ 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 9.6

Em que:

Q = vazão, em m3/s;

S0 = seção interna da tubulação, em m²;

g = aceleração gravitacional, em m/s²;

h = variação na altura da coluna do manômetro, em m;

dHg = densidade relativa do mercúrio, igual a 13,6.

2. DADOS:

- Diâmetro do tubo = 7,80cm;

- Valor de m = 0,45;

- Valor de K = 0,676;

- dhg = 13,6;

- g = 9,81m/s2.

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3. MATERIAL PARA EXPERIÊNCIA

- Tubo Diafragma;

- Quadro de pressões – manômetro;

- Vertedor triangular;

- Água;

- Régua;

- Módulo Experimental de hidráulica.

4. OBJETIVOS

- Determinar a vazão no vertedor triangular;

- Determinar a vazão no tubo diafragma;

- Comparar as vazões em termos de erro;

- Tirar conclusões.

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10ª Experiência: Determinação da vazão no Vertedor de Parede Espessa

1. FÓRMULAS

1.1- Vertedor de Parede Espessa

𝑄 = 1,71 𝐿 𝐻32 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 10.1

Em que:

Q = vazão, em m3/s;

H = Carga do vertedor, em m.

1.2- Tubo Diafragma

𝑄 = 𝐾 𝑆0 {2 𝑔 (𝑑𝐻𝑔 − 1)∆ℎ}12 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 10.2

𝑆0

𝑆= 𝑚 ⇒ 𝑆0 = 𝑚 𝑆 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 10.3

𝑄 = 𝐾 𝑆 𝑚 {2 𝑔 (𝑑𝐻𝑔 − 1)∆ℎ}1

2 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 10.4

∆ℎ = 𝐿1 − 𝐿2, 𝑒𝑚 𝑚𝑐𝑎 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 10.5

Lembrando que:

𝑄 = 𝑉 𝑆, 𝑒𝑚 𝑚3 𝑠⁄ 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 10.6

Em que:

Q = vazão, em m3/s;

S0 = seção interna da tubulação, em m²;

g = aceleração gravitacional, em m/s²;

h = variação na altura da coluna do manômetro, em m;

dHg = densidade relativa do mercúrio, igual a 13,6.

2. DADOS

- Diâmetro do tubo = 7,80 cm;

- Valor de m = 0,45;

- Valor de K = 0,676;

- dhg = 13,6;

- g = 9,81m/s2.

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COORDENAÇÃO DO LABORATÓRIO DE HIDRÁULICA

Coordenador da disciplina: Marcelo T. Haraguchi

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3. MATERIAL PARA EXPERIÊNCIA

- Tubo Diafragma;

- Quadro de pressões – manômetro;

- Vertedor de parede espessa;

- Água;

- Régua;

- Módulo Experimental de hidráulica.

4. OBJETIVOS

- Determinar a vazão no vertedor de parede espessa;

- Determinar a vazão no tubo diafragma;

- Comparar as vazões em termos de erro;

- Tirar conclusões.

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11ª Experiência: Visualização e determinação dos parâmetros do fenômeno do

Ressalto Hidráulico

1. FÓRMULAS

Dissipação de Energia - E

Δ𝐸 = (𝑦2 − 𝑦1)3

4 𝑦1𝑦2 , 𝑒𝑚 𝑚 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 11.1

Em que:

y1 e y2 = alturas conjugadas do ressalto.

Cálculo de Q:

2 𝑄2

𝑔𝑏2= 𝑦2𝑦1

2 + 𝑦1𝑦22 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 11.2

Em que:

Q = vazão no canal, em m3/s;

b = largura do canal.

Cálculo da potência dissipada (Pd):

𝑃𝑑 = 𝛾 𝑄 Δ𝐸

75𝜂 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 11.3

Em que:

Pd = potência dissipada, em W;

= rendimento = 1.

2. DADOS

Obter os dados do ressalto hidráulico.

3. MATERIAL PARA EXPERIÊNCIA

- Módulo Experimental de hidráulica;

- Canal retangular com comporta de fundo;

- Vertedor retangular sem contração.

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4. OBJETIVOS

1- Obter os valores de y, y1 e y2 no ressalto hidráulico;

2- Calcular a dissipação de energia ou perda de carga no ressalto;

3- Calcular a vazão unitária e a vazão no canal;

4- Calcular a potência dissipada no ressalto;

5- Tirar conclusões.

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12ª Experiência: Determinação do coeficiente de rugosidade de Manning

1. FÓRMULAS

1.1- Vazão

𝑄 = 𝐴 ∙ 𝑣 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 12.1

Em que:

Q = vazão do canal, em m3/s;

A = seção molhada do canal, m²;

v = velocidade média de escoamento, m/s.

1.2- Velocidade média de escoamento – Equação de Manning

𝑣 =𝑅ℎ

23⁄ ∙ 𝑖

12⁄

𝑛 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 12.2

Em que:

v = velocidade média de escoamento, m/s;

Rh = raio hidráulico, m;

i = inclinação do canal, m/m;

n = coeficiente de Manning.

2. DADOS

- Diâmetro do tubo = 7,80 cm;

- Valor de m = 0,45;

- Valor de K = 0,676;

- dhg = 13,6;

- g = 9,81m/s2.

3. MATERIAL PARA EXPERIÊNCIA

- Tubo Diafragma;

- Quadro de pressões – manômetro;

- Água;

- Régua;

- Módulo Experimental de hidráulica.

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4. OBJETIVOS

- Determinar o coeficiente de Manning (n) do canal;

- Tirar conclusões.