Hidráulica Básica

Hidráulica Básica

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Hidráulica Básica Guia de Estudo

Condutos Forçados Instalações de Recalque

Texto elaborado pelos profs. José Rodolfo S Martins e Sidney Lázaro Martins

PHD 313 - Hidráulica e Equipamentos Hidráulicos

Condutos Forçados - Hidraulica - Condutos Forçados2004 rev2.doc

1 INTRODUÇÃO2
2 CONHECIMENTOS BÁSICOS3
2.1 Sistema, Unidades, Dimensões e Complementos3
2.2 Alfabeto Grego4
2.3 Prefixo Multiplicador5
2.4 Ordem de grandeza5
2.5 Algarismos Significativos7
2.6 Pressão7
2.7 Fluxo (φ) ou Vazão(Q)8
Fluxo de massa (φm) ou Vazão massíca (Q)8
2.7.2 Fluxo de volume (φ∀) ou Vazão volumétrica (Q)8
2.8 Conservação de Massa8
2.9 Quantidade de Movimento9
2.10 Conservação de Energia10
2.1 Equação da energia ou Equação de Bernouilli1
3 ESCOAMENTOS SOB PRESSÃO13
3.1 Regimes de Escoamento13
3.2 Identificação dos Regimes14
3.3 Perdas de carga distribuídas14
3.4 Perda de Energia ou Carga Localizada18
4 TUBULAÇÕES21
4.1 Velocidade21
4.2 Diâmetros23
4.3 Pré-dimensionamento de condutos de água fria23
4.4 Sistemas Complexos24
4.4.1 Condutos Equivalentes24
4.4.2 Condutos em Série25
4.5 Condutos em Paralelo26
4.5.1 Condutos sinfonados26
4.5.2 Reservatórios Múltiplos29
4.5.3 Redes30
4.5.3.1 Dimensionamento de redes ramificadas32

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1 INTRODUÇÃO

A Hidráulica é a disciplina que deve oferecer os recursos técnicos necessários para os projetos, gerenciamento e manutenção de sistemas que envolvam os fluidos com destaque especial à água.

Como se pode observar nos itens anteriores, os conhecimentos e os instrumentos de tratamento inclusos na disciplina podem ser determinantes na formação e desenvolvimento profissional dos futuros técnicos.

Os instrumentos básicos de tratamento dos problemas hidráulicos foram desenvolvidos na Disciplina de Fenômenos de Transporte, também conhecida como Mecânica dos Fluidos.

A base obtida nesta disciplina será importante no desenvolvimento das próximas: Instalações Prediais, Mecânica dos Solos, Modelação em Engenharia, Hidrologia e Recursos Hídricos, Projetos de Edifícios, Sistemas Ambientais, Sistemas Hidráulicos Urbanos, Tratamento de Águas de Abastecimento.

Na próxima etapa de estudos far-se-á uma breve passagem sobre alguns dos conhecimentos necessários para o desenvolvimento da disciplina. De maneira geral pode-se afirmar a disciplina será desenvolvida o escoamento de fluido em condutos Forçados e Livres.

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2 CONHECIMENTOS BÁSICOS

O conhecimento do conteúdo das disciplinas de Física, Matemática e Fenômenos de Transporte é fundamental e pré-requisito para o desenvolvimento pleno desta disciplina, assim, ter-se-á, visando-se a homogeneidade discente, uma pequena revisão dos já aprendido.

2.1 Sistema, Unidades, Dimensões e Complementos

O estudo dos fluidos na disciplina de Hidráulica envolve variedades de características, obrigando-nos a descrevê-los de modo qualitativo e quantitativo. A descrição qualitativa identifica a natureza ou tipo: velocidade, área, comprimento, cor, calor, etc. A descrição quantitativa identifica a quantidade mensurável da natureza ou tipo: segundos, metro, quilogramas, joule, lumens, etc.

Quando se deseja medir algo com algum comprimento estaremos medindo uma grandeza física. A medida de uma grandeza física é expressa pelo número de vezes que a unidade padrão, tomada como referência, está contida na grandeza a ser medida.

A altura de uma pessoa é 1,75m, ou seja, a medida padrão 1 metro (1m) cabe 1,75 vezes na altura do indivíduo. Um carro tem uma massa de 1 tonelada (1t), ou seja, possui uma massa 1000 vezes a massa padrão de 1kg.

Dimensão é o nome dado a quantidades mensuráveis cuja unidade é a medida padrão convencionada a uma dimensão, ou seja: a dimensão igual a 1m, um metro, possui a dimensão igual a 1 e a unidade igual ao metro. Sistema é um conjunto convencional de unidades para grandezas, no caso do Brasil, segundo o decreto Lei no 63.233 de 12/09/1968, obrigatório o uso do Sistema Internacional, SI, conforme tabela sucinta abaixo:

Tabela 1

Grandeza Unidade Composição Símbolo Comprimento m L Área m2 L*L A Tempo s t Massa kg m Temperatura K ou oC T

Volume m3 L*L*L ∀

Aceleração escalar m/s2 a

Aceleração gravitacional m/s2 g

Velocidade escalar m/s L/t V

Velocidade angular rad/s ϖ

Ângulo plano rad α, θ Energia J Nm E

Força kg*m/s2 = N m*a F

Pressão N/m2=Pa F/A P

Pressão em coluna d’água mH2O

P/γH2O hH2O

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Grandeza Unidade Composição Símbolo

Pressão em coluna mercúrio mHg

P/γHg hHg

Tensão de cisalhamento N/m2=Pa F/A τ

Potência W J/s Ν Trabalho J F*L=Nm

Densidade relativa δFluido/δH2O δ Massa Específica kg/m3 m/∀ ρ

Peso Kg*m/s2=N m*g p

Peso Específico N/m3 m*g/∀= ρ*g γ

Viscosidade cinemática m/s2 µ/ρ υ Viscosidade dinâmica N*s/m2= Pa*s υ*ρ µ

Fluxo ou vazão em massa kg/s m/t o Q, φm

Fluxo ou vazão em volume m3/s ∀/t Q, φm Freqüência Hz 1/s f

Torque N*m F*l Τ Momento Angular N*rad/s F*ω Μ Momento Linear N*m F*L Μ

Notar que o símbolo representativo da grandeza é escrito em letra minúscula, exceto quando a origem é um nome próprio como Watt, Joule, Pascal, conforme o SI, assim o símbolo de hora é h e não H, HR, hs.

Outro detalhe importante é que o símbolo representativo da grandeza, a unidade, não possui plural.

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