Resumo Hidraulica

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO
PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO
DEPARTAMENTO CAMPUS CARAÚBAS
CURSO DE BACHARELADO EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA
DISCIPLINA DE HIDRÁULICA
RESUMO REFERENTE AO ASSUNTO: ESCOAMENTO ATRAVÉS DE ORIFÍCIOS
ALUNO: TULIO EMMANUEL SOARES CLEMENTINO
CARAÚBAS 
2021
Escoamento através de orifícios
	Os orifícios são perfurações que em grande parte dos casos tem forma geométrica definida. São usados em reservatórios, tanques ou recipientes em geral que necessitam de uma medição e controle de vazão, casualmente para o esvaziamento do recipiente também se faz necessário o orifício.
Vazão: medição e utilidade
	Uma ferramenta muito importante no estudo de fluidos é a vazão (unidade SI m3/s), a mesma pode ser encontrada de algumas formas, tais como:
Q=V/t (volume/tempo)
ou Q=A.v (área.velocidade)
Classificação dos orifícios
· Quanto as formas, os orifícios podem ser divididos em: retangulares, triangulares e circulares.
· Quantos as dimensões, os orifícios podem se dividir em: pequenos (dimensão na vertical é < ou = a 1/3 da profundidade) e grandes (dimensão na vertical > 1/3 da profundidade).
· Quanto a natureza das paredes, podem ser: de parede delgada (quando a espessura da parede < 1,5.dimensão da abertura) ou de parede espessa (espessura da parede > ou = 1,5.dimensão da abertura).
· Quanto aos tipos de escoamento, podem existir: os livres (fluido escoa à pressão atmosférica) e submerso (escoamento sob pressão diferente da atmosférica).
· Quanto à contração da veia, pode ser: completa, no caso do orifício ter contração em todos seus lados, ou incompleta, no caso de pelo menos um lado não ter contração.
Velocidade teórica da água em um orifício
	Faz-se a aplicação do teorema de Torricelli na equação de Bernoulli para encontrar a fórmula da velocidade de escoamento pelo orifício.
	Sabendo que V1 = 0 pois o fluido está em repouso e que por ser um recipiente aberto a pressão atmosférica atua em ambos os lados da equação, temos:
Como z2 – z1 = H, a velocidade será:
	
	Existe também a velocidade real, que considera o atrito e outros fatores que fazem com que ela seja menor que a velocidade teórica.
O valor de Cd na prática é de 0,61.
 
	Como sabemos que a vazão pode ser calculada pelo produto da velocidade e área, pode se reescrever a vazão real da seguinte forma:
Contração incompleta da veia liquida
Para a contração incompleta o cd assume o valor de c´d:
K = perímetro da parte que há supressão de contração/perímetro total do orifício
· Para orifícios junto a uma parede lateral, k = 0,25;
· Para orifícios junto ao fundo, k = 0,25;
· Para orifícios junto ao fundo e a uma parede lateral, k = 0,50;
· Para orifícios junto ao fundo e a duas paredes laterais, k = 0,75;
Vazão em orifícios grandes
	Em casos onde a altura da parte superior do orifício até a superfície livre é muito diferente da altura do fundo do recipiente até a superfície livre, não é confiável utilizar a média dessas duas distâncias para cálculo.
	Um orifício é considerado grande quando seu diâmetro multiplicado por dois é maior que a altura da parte superior do mesmo até a superfície livre.
	Para calcular é necessário considerar uma área infinitesimal dS, onde dS = L.dh. Como essa seção reduzida é um orifício pequeno, consideramos que:
Usando S = L.h, a vazão em dS será:
Integralizando em h1 e h2 obtém-se a vazão total.
Escoamento com nível variável 
	No esvaziamento de um reservatório com um orifício pequeno, a altura h é reduzida com o tempo e consequentemente a vazão Q também irá reduzir. Para obter o tempo de escoamento deve ser usada a fórmula a seguir:
Para a vazão e volume infinitesimal.
	A medida que o reservatório vai esvaziando, a sua altura diminuirá em dh, portanto, o volume será dv = Ar.dh (onde Ar é a área do reservatório).
Igualando as duas fórmulas da velocidade, temos:
Após isso, integralizando em h2 e h1 obtemos o t.
O tempo de escoamento é, portanto:
Esvaziamento de reservatórios: equação simplificada
	O tempo necessário para esvaziamento total de um recipiente com um pequeno orifício é dado pela fórmula T = 2 . Vi / Qi
Bocais
	Os bocais são peças utilizadas em orifícios ou tubulações para direcionar o jato dos mesmos. O comprimento de um bocal vária entre 1,5 e 5 vezes o seu diâmetro.
	A equação abaixo também é utilizada para bocais, apenas com a alteração no valor de Cd.