hidraulica

Páginas: 24 (5998 palavras) Publicado: 29 de outubro de 2013
UNIP
CAMPUS – SÃO JOSÉ DOS CAMPOS – DUTRA
ENGENHARIA CIVIL – 4º E 5º SEMESTRES
HIDROLOGIA

TEXTO COMPILADO DO MATERIAL DO PROF. DANIEL FONSECA DE CARVALHO E DO PROF. DR. RODRIGO OTÁVIO RODRIGUES DE MELO SOUZA, OS QUAIS SE ENCONTRAM DISPONÍVEIS NA INTERNET

FUNDAMENTOS DE HIDRÁULICA
AULA 5



7. ESCOAMENTO EM CONDUTOS FORÇADOS

7.1 Considerações Gerais


Tendo em vista a pressãode funcionamento, os condutos hidráulicos podem se classificar em:
a) Condutos forçados: nos quais a pressão interna é diferente da pressão atmosférica. Nesse tipo de conduto, as seções transversais são sempre fechadas e o fluido circulante as enche completamente. O movimento pode se efetuar em qualquer sentido do conduto; e

b) Condutos livres: nestes, o líquido escoante apresenta superfícielivre, na qual atua a pressão atmosférica. A seção não necessariamente apresenta perímetro fechado e quando isto ocorre, para satisfazer a condição de superfície livre, a seção transversal funciona parcialmente cheia. O movimento se faz no sentido decrescente das cotas topográficas.

7.1.1 Equação de Bernoulli aplicada aos fluidos reais

Na dedução deste teorema, fundamentada na Equação deEuler, foram consideradas as seguintes hipóteses:

a) o fluido não tem viscosidade;

b) o movimento é permanente;

c) o escoamento se dá ao longo de um tubo de fluxo; e

d) o fluido é incompressível.






Exercício 1) Determinar a velocidade do jato do líquido no orifício do tanque de grandes dimensões da figura. Considerar o fluido como ideal.




Exercício 2) A pressão no pontoS do sifão da figura não deve cair abaixo de 25 kPa (abs). Desprezando as perdas, determinar:
a) A velocidade do fluido;
b) A máxima altura do ponto S em relação ao ponto (A);
Patm = 100 kPa; γ = 104 N/m3.



Exercício 3) Dado o dispositivo da figura, calcular a vazão do escoamento da água no conduto.
Dados: γH2O = 104 N/m3; γm = 6 x 104 N/m3; p2 = 20 kPa; A = 10-2 m2; g = 10 m/s2.Desprezar as perdas e considerar o diagrama de velocidade uniforme.




Exercício 4) No conduto da figura, o fluido é considerado ideal.
Dados: H1 = 16 m; p1 = 52 kPa; γ =104 N/m3; D1 = D3 = 10 cm. Determinar:
a) A vazão em peso;
b) A altura h1 no manômetro;
c) O diâmetro da seção (2).





Exercício 5) Um dos métodos para se produzir vácuo numa câmara é descarregar água por um tuboconvergente-divergente, como mostrado na figura. Qual deve ser a vazão em massa de água pelo convergente-divergente, para produzir uma depressão de 22 cm de mercúrio na câmara da figura?
Dados: γH2O = 104 N/m3; γHg = 1,36 x 105 N/m3; g = 10 m/s2; D1 = 72 mm e D2 = 36 mm.



7.2. Regime de Escoamento

- Regime Laminar: a trajetória da partícula é bem definida
- Regime Turbulento: as partículasse deslocam desordenadamente
- Regime de Transição: instável

7.2.1 Experimento de Reynolds:




7.2.2 Caracterização: Nº de Reynolds (NR)



Em que:
NR – Nº de Reynolds (adimensional)
V – velocidade (m/s);
D – diâmetro (m);
μ – viscosidade dinâmica (N.s/m2 ou Pa.s)
- viscosidade cinemática (m2/s)
ρ – massa específica (kg/m3)

Sendo assim, com base no NR temos:
- RegimeLaminar: NR ≤ 2.000
- Regime Turbulento: NR ≥ 4.000
- Transição: 2.000 < NR < 4.000

Na zona de transição não se pode determinar com precisão a perda nas canalizações. De modo geral, por causa da pequena viscosidade da água e pelo fato da velocidade de escoamento ser sempre superior a 0,4 ou 0,5 m s-1, o regime dos escoamentos, na prática, é turbulento.


Exercício 6) Determine o regime deescoamento sabendo que o tudo tem um diâmetro de 75 mm e transporta água ( = 10-6 m2/s) com uma vazão de 20 m3/h.



Exercício 7) Calcular o NR e identificar se o escoamento é laminar ou turbulento sabendo-se que em uma tubulação com diâmetro de 4 cm escoa água com uma velocidade de 0,05 m/s.


Exercício 8) A água escoa em um trecho do conduto de 100 mm. A velocidade média de escoamento é do...
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