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HIDRÁULICA-UNISANTANNA=ICESP-STZ EXERCÍCIOS-AULA 27 FEV I-Empuxo-Centro de Pressão Exercício 1: Qual o empuxo exercido pela água em uma comporta vertical, de 3x4m, cujo topo se encontra a 5m de profundidade? (fig.2) Dado - (água) =1000 kg/m3; F= hCG A (AQUI é =massa específica) Resp.: F= 78 000 Kgf. 2- Determinar a posição do centro de pressão para o caso da comporta do ex.1. Use a fórmula da tela 7 e o CG do retângulo no quadro 2.1. Usar: ; HIDRÁULICA-UNISANTANNA=ICESP-STZ 3- Numa barragem de concreto está instalada uma comporta circular de ferro fundido com 0,20 m de raio, à profundidade indicada na fig. 5,. Determine o empuxo que atua na comporta? Usar: F= hCG A Resp.: F=527 Kg HIDRÁULICA-UNISANTANNA=ICESP-STZ [[ Unidades: [F]=[ kg/m3].[m].[m2]=[kgf] II) Eq. Continuidade-Vazão Exercício: 1-Um gás escoa em regime permanente no trecho da tubulação da figura. Na seção (1), A1=20 cm2 , 1 =4 kg/m3 e v1 =30 m/s; Na seção (2) A2 =10 cm2 e 2 =12 kg/m3 .Qual a velocidade na seção (2)? HIDRÁULICA-UNISANTANNA=ICESP-STZ Resp.: v2 =20 m/s v1A1 =v2A2 ; V2 =v1A1/A2 EXERCÍCIOS-Vazão 1-Recipiente possui volume de 214 litros, um líquido escoa nesse recipiente à velocidade de 0,3 m/s. Um tubo é conectado ao recipiente possui 30 mm de diâmetro. Determinar o tempo gasto para encher o recipiente. Usar: QV =v x A; A= x d2/4; QV =V/t; ..... HIDRÁULICA-UNISANTANNA=ICESP-STZ EXERCÍCIOS-AULA 27 FEV I-Empuxo-Centro de Pressão Exercício 1: Qual o empuxo exercido pela água em uma comporta vertical, de 3x4m, cujo topo se encontra a 5m de profundidade? (fig.2) Dado - (água) =1000 kg/m3; F= hCG A (AQUI é =massa específica) Resp.: F= 78 000 Kgf. 2- Determinar a posição do centro de pressão para o caso da comporta do ex.1. Use a fórmula da tela 7 e o CG do retângulo no quadro 2.1. Usar: ; HIDRÁULICA-UNISANTANNA=ICESP-STZ 3- Numa barragem de concreto está instalada uma comporta circular de ferro fundido com 0,20 m de raio, à profundidade indicada na fig. 5,. Determine o empuxo que atua na comporta? Usar: F= hCG A Resp.: F=527 Kg [[ HIDRÁULICA-UNISANTANNA=ICESP-STZ Unidades: [F]=[ kg/m3].[m].[m2]=[kgf] II) Eq. Continuidade-Vazão Exercício: 1-Um gás escoa em regime permanente no trecho da tubulação da figura. Na seção (1), A1=20 cm2 , 1 =4 kg/m3 e v1 =30 m/s; Na seção (2) A2 =10 cm2 e 2 =12 kg/m3 .Qual a velocidade na seção (2)? Resp.: v2 =20 m/s v1A1 =v2A2 ; V2 =v1A1/A2 EXERCÍCIOS-Vazão, cont. 1-Recipiente possui volume de 214 litros, um líquido escoa nesse recipiente à velocidade de 0,3 m/s. Um tubo é conectado ao recipiente possui 30 mm de diâmetro. Determinar o tempo gasto para encher o recipiente. HIDRÁULICA-UNISANTANNA=ICESP-STZ Usar: QV =v x A; A= x d2/4; QV =V/t; .... 2- Calcular o diâmetro de uma tubulação, na qual escoa água à v=6 m/s. A tubulação está conectada a um tanque com volume de 12 m3 e leva uma hora, 5 minutos e 49 segundos para enchê-lo totalmente. Resp.: d=1”. Orientação: 1-determine o tempo em seg.; 2- Vazão volumétrica QV =V/t; 3- det. do diâmetro, use: QV =V x A; A= d2/4; d=(4 QV /V x 3.14.16)1/2 =....0,0254 m=1”. 3- Uma torneira enche de água um tanque de 6.000 L em 1h e 40 min. Determine a vazão em massa, volume e em peso em unidades do SI, dado H2O =1.000 kg/m3; g= 10 ms-2 . HIDRÁULICA-UNISANTANNA=ICESP-STZ Resp.: 10-3 m3/s; Qm =1 kg/s; QG =10 N/s. Usar: Q=V/t; Qm =Q; QG =gQm ; 6000 L=6 m3; t=1h 40 min=100 min; 1 min=60 seg. HIDRÁULICA-UNISANTANNA=ICESP-STZ EXERCÍCIOS-AULA 27 FEV I-Empuxo-Centro de Pressão Exercício 1: Qual o empuxo exercido pela água em uma comporta vertical, de 3x4m, cujo topo se encontra a 5m de profundidade? (fig.2) Dado - (água) =1000 kg/m3; F= hCG A (AQUI é =massa específica) Resp.: F= 78 000 Kgf. 2- Determinar a posição do centro de pressão para o caso da comporta do ex.1. Use a fórmula da tela 7 e o CG do retângulo no quadro 2.1. Usar: ; HIDRÁULICA-UNISANTANNA=ICESP-STZ 3- Numa barragem de concreto está instalada uma comporta circular de ferro fundido com 0,20 m de raio, à profundidade indicada na fig. 5,. Determine o empuxo que atua na comporta? Usar: F= hCG A Resp.: F=527 Kg [[ HIDRÁULICA-UNISANTANNA=ICESP-STZ Unidades: [F]=[ kg/m3].[m].[m2]=[kgf] II) Eq. Continuidade-Vazão Exercício: 1-Um gás escoa em regime permanente no trecho da tubulação da figura. Na seção (1), A1=20 cm2 , 1 =4 kg/m3 e v1 =30 m/s; Na seção (2) A2 =10 cm2 e 2 =12 kg/m3 .Qual a velocidade na seção (2)? Resp.: v2 =20 m/s v1A1 =v2A2 ; V2 =v1A1/A2 EXERCÍCIOS-Vazão, cont. 1-Recipiente possui volume de 214 litros, um líquido escoa nesse recipiente à velocidade de 0,3 m/s. Um tubo é conectado ao recipiente possui 30 mm de diâmetro. Determinar o tempo gasto para encher o recipiente. HIDRÁULICA-UNISANTANNA=ICESP-STZ Usar: QV =v x A; A= x d2/4; QV =V/t; .... 2- Calcular o diâmetro de uma tubulação, na qual escoa água à v=6 m/s. A tubulação está conectada a um tanque com volume de 12 m3 e leva uma hora, 5 minutos e 49 segundos para enchê-lo totalmente. Resp.: d=1”. Orientação: 1-determine o tempo em seg.; 2- Vazão volumétrica QV =V/t; 3- det. do diâmetro, use: QV =V x A; A= d2/4; d=(4 QV /V x 3.14.16)1/2 =....0,0254 m=1”. 3- Uma torneira enche de água um tanque de 6.000 L em 1h e 40 min. Determine a vazão em massa, volume e em peso em unidades do SI, dado H2O =1.000 kg/m3; g= 10 ms-2 . HIDRÁULICA-UNISANTANNA=ICESP-STZ Resp.: 10-3 m3/s; Qm =1 kg/s; QG =10 N/s. Usar: Q=V/t; Qm =Q; QG =gQm ; 6000 L=6 m3; t=1h 40 min=100 min; 1 min=60 seg. UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Prof. Dr. Silvio Tado Zanetic 1 Aula 5 março Cap.4 e 5: Eq. Continuidade Teorema e Eq. de Bernoulli UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Prof. Dr. Silvio Tado Zanetic 2 VAZÃO UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Prof. Dr. Silvio Tado Zanetic 3 1-VAZÃO VOLUMÉTRICA Em hidráulica (ou em mec. dos fluidos), define-se vazão em volume Q como o volume de fluido que atravessa uma certa seção do escoamento por unidade de tempo (fig.1): Qv= 𝑽 𝑻 ; A vazão representa a rapidez com a qual um volume escoa. As unidades são: m3/s; m3/h; l/h ou l/s. 2-RELAÇÃO ENTRE ÁREA E VELOCIDADE Pela fig.2, o vol. do cilindro tracejado é dado por: 𝑽 = 𝒅 ∙ 𝑨; substituindo na equação da vazão volumétrica temos: 𝑸𝒗 = 𝒅∙𝑨 𝒕 ; mas d/t é a velocidade do escoamento portanto Qv =v x A. Fig.1 Fig.2 3-VAZÃO EM MASSA-VAZÃO EM PESO i) Vazão em massa- é a massa do fluido que escoa em um determinado intervalo de tempo: 𝑸𝒎 = 𝒎 𝒕 ; 𝒎 = 𝝆 ∙ 𝑽; ∴ 𝑸𝒎 = 𝝆.𝑽 𝒕 ; 𝒆 𝑸𝒎 = 𝝆𝑸𝒗; 𝒇𝒊𝒏𝒂𝒍𝒎𝒆𝒏𝒕𝒆 𝑸𝒎 = 𝝆 ∙ 𝒗 ∙ 𝑨. As unidades usuais para a vazão em massa são o kg/s ou então o kg/h; ii) Vazão em peso- é o peso do fluido que escoa em um determinado intervalo de tempo. 𝑸𝒘 = 𝑾 𝒕 ; 𝒘 = 𝒎. 𝒈 𝑒 𝒎 = 𝝆. 𝑽; ∴ 𝑊 = 𝜌 ∙ 𝑉 ∙ 𝑔; 𝐴𝑠𝑠𝑖𝑚 𝑡𝑒𝑚𝑜𝑠 QW =. V/t; QW=. QV ; Portanto para se obter a vazão em peso: 𝑸𝑾 = 𝜸 ∙ 𝒗 ∙ 𝑨; Unidades usuais: N/s ou N/h. UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Prof. Dr. Silvio Tado Zanetic 4 EXERCÍCIOS 1-Recipiente possui volume de 214 litros, um líquido escoa nesse recipiente à velocidade de 0,3 m/s. Um tubo é conectado ao recipiente possui 30 mm de diâmetro. Determinar o tempo gasto para encher o recipiente. Resp.: 16,9 min. 2- Calcular o diâmetro de uma tubulação, na qual escoa água à v=6 m/s. A tubulação está conectada a um tanque com volume de 12 m3 e leva uma hora, 5 minutos e 49 segundos para enchê-lo totalmente. Resp.: d=1”. 3- Verificou-se que a velocidade econômica para uma extensa linha de recalque é 1,10 m/s. A vazão necessária a ser fornecida pela bomba é 460 m3/h. Determinar o diâmetro da linha. Resp.: 0,385 m; Aprox. 11/2”. UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Prof. Dr. Silvio Tado Zanetic 5 EQUAÇÃO DA CONTINUIDADE PARA REGIME PERMANENTE UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Prof. Dr. Silvio Tado Zanetic 6 FLUIDOS IDEAIS-PROPRIEDADES • Escoamento Laminar- A velocidade do fluido em qualquer ponto não muda com o tempo;• Escoamento incompressível, a densidade é constante; • Escoamento não viscosos; • Escoamento não-rotacional, irrotacional; • Escoamento ideal ou escoamento sem atrito, é aquele no qual não existem tensões de cisalhamento atuando no movimento do fluido. • Viscosidade da água: a 200C = 0,001Pa. UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Prof. Dr. Silvio Tado Zanetic 7 UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Prof. Dr. Silvio Tado Zanetic 8 UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Prof. Dr. Silvio Tado Zanetic 9 UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Prof. Dr. Silvio Tado Zanetic 10 UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Prof. Dr. Silvio Tado Zanetic 11 UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Prof. Dr. Silvio Tado Zanetic 12 EQUAÇÃO DA CONTINUIDADE PARA REGIME PERMANENTE Consideremos um escoamento por um tubo de corrente da figura. Num tubo de corrente não pode haver fluxo lateral de massa. Seja a vazão em massa na seção de entrada Qm1 e na saída Qm2 . Para que o regime seja permanente, é necessário que não haja variação de ppdds, em nenhum ponto do fluido, com o tempo. Se, por absurdo 𝑄𝑚1 ≠ 𝑄𝑚2 ; então em algum ponto interno ao tubo de corrente haveria ou redução ou acúmulo de massa. Dessa forma, a massa específica nesse ponto variaria com o tempo, o que contraria a hipótese de regime permanente, Logo: 𝑸𝒎𝟏 = 𝑸𝒎𝟐; 𝒐𝒖 𝝆𝟏𝑸𝟏 = 𝝆𝟐𝑸𝟐 𝒐𝒖; 𝝆𝟏𝒗𝟏𝑨𝟏 = 𝝆𝟐𝒗𝟐𝑨𝟐 *[I] Esta é a equação da continuidade para um fluido qualquer em regime permanente. Fig. 3-Tubo de corrente Exercício: 1-Um gás escoa em regime permanente no trecho da tubulação da figura. Na seção (1), A1=20 cm2 , 1 =4 kg/m 3 e v1 =30 m/s; Na seção (2) A2 =10 cm2 e 2 =12 kg/m 3 .Qual a velocidade na seção (2)? Resp.: v2 =20 m/s RESUMINDO UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Prof. Dr. Silvio Tado Zanetic 13 UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Prof. Dr. Silvio Tado Zanetic 14 TEOREMA E EQUAÇÃO DE BERNOULLI UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Prof. Dr. Silvio Tado Zanetic 15 UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Prof. Dr. Silvio Tado Zanetic 16 INTRODUÇÃO Baseando-se na equação da continuidade estudada acima, conclui-se que, para que a hipótese de regime permanente seja verdadeira, a massa do fluido que flui por uma seção de um tubo de corrente deve ser idêntica àquela que o abandona por outra seção qualquer. Pode-se fazer um balanço das massas ou vazões entre seções de entrada ou saída de um certo escoamento. Baseando-se no fato de que a energia não pode ser criada nem destruída, mas apenas transformada, é possível construir uma equação que permitirá fazer o balanço das energias, da mesma forma como foi feito para as massas, por meio da equação da continuidade. Tipos de energias mecânicas associadas a um fluido a) Energia potencial (Ep); Ep =mg z (fig.4); b) Energia cinética (Ec ): ½ Mv 2; (fig 5); c) Energia de pressão (Epr)-Essa energia corresponde ao trabalho potencial das forças de pressão que atuam no escoamento do fluido. Fig.6 abaixo. Fig.4 Fig.5 UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Prof. Dr. Silvio Tado Zanetic 17 Cont. Energia de pressão Seja o tubo de corrente da fig.6, admitindo que a pressão seja uniforme na seção, então a força aplicada pelo fluido externo no fluido do tubo de corrente, na interface de área A, será F=pA. No intervalo de tempo dt , o fluido irá deslocar de um ds, sob a ação da força F, produzindo um trabalho: 𝑑𝑊 = 𝐹𝑑𝑠 = 𝑝𝐴𝑑𝑠 = 𝑝𝑑𝑉; Por definição 𝑑𝑊 = 𝑑𝐸𝑝𝑟; ∴ 𝑑𝐸𝑝𝑟 = 𝑝𝑑𝑉 𝑜𝑢 𝐸𝑝𝑟 = 𝑉 𝑝𝑑𝑉 𝑝𝑑𝑉; d) Energia mecânica total do fluido (E); 𝐸 = 𝐸𝑝 + 𝐸𝑐 + 𝐸𝑝𝑟; Fig. 6 Equação de Bernoulli A equação de Bernoulli que será aqui introduzida, para produzir resultados práticos condizente com a eng. hidráulica deveremos introduzir as seguintes hipóteses simplificadoras: a) Regime permanente; b) Sem máquina (bomba-fornece energia ou turbina-retira energia do fluido)) no trecho de escoamento em estudo; c) Sem perdas por atrito no escoamento do fluido ou fluido ideal; d) Propriedades uniformes nas seções; e) Fluido incompressível; f) Sem trocas de calor. UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Prof. Dr. Silvio Tado Zanetic 18 FIG. 7: Deixando passar um intervalo dt , uma massa infinitesimal dm, de fluido a montante da seção (1) atravessa a mesma massa e penetra no trecho (1-2) acrescentando energia: Pelas hipóteses (b), (c) e (f) exclui-se que no trecho de escoamento em estudo seja fornecida ou retirada energia do fluido. Seja o tubo de corrente da fig.7, entre as seções (1) e(2). 𝑑𝐸1 = 𝑑𝑚1𝑔𝑧1 + 𝑑𝑚1𝑣1 2 2 + 𝑝1𝑑𝑉1; Na seção (2) , uma massa dm2 do fluido que pertencia ao trecho (1)-(2) escoa para fora, levando a sua energia: 𝑑𝐸2 = 𝑑𝑚2𝑔𝑧2 + 𝑑𝑚2𝑣2 2 2 + 𝑝2𝑑𝑉2; Como pelas hipóteses (b), (c) e (f) não se fornece nem se retira energia do fluido, para que o regime seja permanente, é necessário que no trecho (1)-(2) não haja variação de energia, o que implica obrigatoriamente que: dE1 =d E2 ou 𝑑𝑚1𝑔𝑧1 + 𝑑𝑚1𝑣1 2 2 + 𝑝1𝑑𝑉1 = 𝑑𝑚2𝑔𝑧2 + 𝑑𝑚2𝑣2 2 2 + 𝑝2𝑑𝑉2; Como 𝜌 = 𝑑𝑚 𝑑𝑉 ; ∴ 𝑑𝑉 = 𝑑𝑚 𝜌 , 𝑡𝑒𝑚 − 𝑠𝑒: 𝑑𝑚1𝑔𝑧1 + 𝑑𝑚1𝑣1 2 2 + 𝑝1 𝜌1 𝑑𝑚1 = 𝑑𝑚2𝑔𝑧2 + 𝑑𝑚2𝑣2 2 2 + 𝑝2 𝜌2 𝑑𝑚2; Como o fluido é incompressível, 1 =2 e, como o regime é permanente, dm1 =dm2 , portanto: 𝑔𝑧1 + 𝑣1 2 2 + 𝑝1 𝜌 = 𝑔𝑧2 + 𝑣2 2 2 + 𝑝2 𝜌 ; dividindo por g e como = 𝑔; Vem: 𝑧1 + 𝑣1 2 2𝑔 + 𝑝1 𝛾 = 𝑧2 + 𝑣2 2𝑔 + 𝑝2 𝛾 ; 𝑰𝑰 [EQ. BERNOULLI] UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Prof. Dr. Silvio Tado Zanetic 19 Da (II) equação de Bernoulli abaixo: 𝑧1 + 𝑣1 2 2𝑔 + 𝑝1 𝛾 = 𝑧2 + 𝑣2 2𝑔 + 𝑝2 𝛾 ; [EQ. BERNOULLI] Que permite relacionar cotas, velocidades e pressões, entre duas seções do escoamento do fluido. Veremos em seguida o dignificado dos termos dessa equação. • 𝑧 = 𝑚𝑔𝑧 𝑚𝑔 = 𝐸𝑝 𝐺 = energia potencial por unidade de peso ou energia potencial de uma partícula de peso unitário; • 𝑣2 2𝑔 = 𝑚𝑣2 2𝑔𝑚 = 𝑚𝑣2 2𝐺 = 𝐸𝑐 𝐺 = energia cinética por unidade de peso ou energia cinética de uma partícula de peso unitário; • 𝑃 𝛾 = 𝑝𝑉 𝛾𝑉 = 𝑝𝑉 𝐺 = 𝐸𝑝𝑟 𝐺 = energia de pressão por unidade de peso ou energia de pressão da partícula de peso unitário. A equação de Bernoulli permite inferir: • Ao penetrar por (1) uma partícula de peso unitário, à qual estão associadas as energias 𝑧1, 𝑣1 2 2𝑔 𝑒 𝑝1 𝛾 , deverá sair por (2) uma partícula de peso unitário à qual estejam associadas as energias 𝑧2, 𝑣2 2 2𝑔 𝑒 𝑝2/𝛾, de forma que a soma delas seja idêntica em (1) para manter a energia constante no volume entre (1) e (2). • Uma observação importante é que, sendo z uma cota, então será medida em unidade de comprimento. Por ex. em metros; • Logo v2/2g como p/ também serão medidos dessa forma. • Lembrar que apesar disso, cada uma das parcelas da eq. de B. tem o significado de energia por unidade de peso. UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Prof. Dr. Silvio Tado Zanetic 20 CONT. EQ. BERNOULLI Lembrar ainda a definição da carga de pressão (como base do teorema de Stevin) dada por h=p/. Logo, a energia de pressão por unidade de peso é a própria carga de pressão. Por analogia, serão denominadas: • z= carga potencial; • V2/2g= carga da velocidade ou carga cinética; • OBS.: • A palavra ‘carga’ substitui a expressão: ‘energia por unidade de peso’; • Fazendo : 𝑯 = 𝑷 𝜸 + 𝑽𝟐 𝟐𝒈 + 𝒛; Onde: H= energia total por unidade de peso numa seção ou carga total na seção. Com a noção de carga total, a eq. de Bernoulli poderá ser escrita simbolicamente: H1 = H2 Enunciado da eq. de Bernoulli: “Se entre duas seções do escoamento, o fluido for incompressível, sem atritos, e o regime permanente, se não houver máquina nem trocas de calor, então as cargas totais se mantém constantes em qualquer seção, não havendo nem ganhos nem perda de carga.” UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Prof. Dr. Silvio Tado Zanetic 21 EQ. BERNOULLI CF AZEVEDO NETO UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Prof. Dr. Silvio Tado Zanetic 22 TEOREMA DE BERNOULLI PARA LÍQUIDOS PERFEITOS [AZEVEDOpg 46] “Ao longo de qualquer linha de corrente é constante a soma das alturas cinética (v2/2g), piezométrica (p/) e geométrica (z)”. Na [fig. 4] o tubo de corrente, no qual escoa um líquido de peso específico . Nas seções A1 e A2 , atuam as pressões p1 e p2 , sendo V1 e V2. . As partículas inicialmente em A1 , num pequeno t, passam a A1’, enquanto que A2 passam para A’2 .Tudo se passa como se, nesse intervalo de tempo, o líquido passasse de A1A1’ para A2 A’2 . Nesta análise serão investigadas somente as forças que produzem trabalho. De acordo com o teorema das forças vivas (energia cinética), iguala o trabalho total de todas as forças que agem sobre o sistema”. Assim, considerando-se a variação da energia cinética: ( 𝟏 𝟐 𝑴𝑽𝟐) Fig. 4 UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Prof. Dr. Silvio Tado Zanetic 23 Continuação Assim, considerando-se a variação da energia cinética: ( 𝟏 𝟐 𝑴𝑽𝟐) 𝟏 𝟐 𝑴𝟐𝑽𝟐 𝟐 − 𝟏 𝟐 𝑴𝟏𝑽𝟏 𝟐 = 𝟏 𝟐 𝑴𝑽𝟐 Sendo o líquido incompressível 𝛾𝐴1𝑑𝑆1 = 𝛾𝐴2𝑑𝑆2 = 𝛾𝑉𝑜𝑙; A soma dos trabalhos das forças externas (empuxo e gravidade-não há atrito por se tratar de líquido perfeito) será 𝑝1𝐴1𝑑𝑆1 − 𝑝2𝐴2𝑑𝑆2 + 𝛾𝑉𝑜𝑙 𝑍1 − 𝑍2 . Identificando os parâmetros de volumes e aceleração da gravidade 1 2 𝛾 𝑔 𝑉𝑜𝑙 𝑉2 2 − 1 2 𝛾 𝑔 𝑉𝑜𝑙 𝑉1 2 = 𝑃1 − 𝑃2 𝑉𝑜𝑙 + 𝛾 𝑍1 − 𝑍2 𝑉𝑜𝑙, Fatorando e simplificando , resulta 𝑉2 2 2𝑔 − 𝑉1 2 2𝑔 = 𝑃1 𝛾 − 𝑃2 𝛾 + 𝑍1 − 𝑍2 Equação geral costumaz (habitual) 𝒑𝟏 𝜸 + 𝒗𝟏 𝟐 𝟐𝒈 + 𝒛𝟏 = 𝒑𝟐 𝜸 + 𝒗𝟐 𝟐 𝟐𝒈 + 𝒛𝟐 = 𝒄𝒐𝒏𝒔𝒕𝒂𝒏𝒕𝒆; [Equação de Bernoulli] OBS.: Deve-se considerar que cada uma das parcelas da eq. de Bernoulli, tem o significado de energia por unidade de peso. UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Prof. Dr. Silvio Tado Zanetic 24 “O teorema de Bernoulli não é senão o princípio da conservação de energia. E, cada um dos termos da equação representa uma forma de energia: V2/2g = carga da velocidade ou carga cinética; p/ = energia de pressão ou piezométrica; z= energia de posição ou potencial (carga potencial); Lembrar também que a palavra “carga” substitui a expressão ‘energia por unidade de peso’. Fazendo 𝑯 = 𝒑 𝜸 + 𝑽𝟐 𝟐𝒈 + 𝒛 Onde: H=energia total por unidade de peso numa seção ou carga total na seção. Com a noção de carga total, a equação de Bernoulli poderá ser escrita simbolicamente: 𝑯𝟏 = 𝑯𝟐. Enunciada de forma análoga e compreensível do Teorema de Bernoulli: “Se, entre duas seções de escoamento, o fluido for incompressível, sem atritos, e o regime permanente, se não houver máquina nem trocas de calor, então as cargas totais se mantêm constantes em qualquer seção, não havendo nem ganhos nem carga. Como já mencionado: “é o princípio da conservação da energia.” UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Prof. Dr. Silvio Tado Zanetic 25 APLICAÇÕES-Equação de Bernoulli: Hipóteses -Regime permanente; -Sem a presença de máquina (bomba-turbina); -Sem perdas por atrito; -Fluido incompressível; -Sem trocas de calor; -Propriedades uniformes nas seções. UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Prof. Dr. Silvio Tado Zanetic 26 EXERCÍCIOS: EQ. BERNOULLI UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Prof. Dr. Silvio Tado Zanetic 27 1- Determinar a velocidade do jato do líquido, no orifício de grandes dimensões no orifício do tanque de grandes dimensões da figura. Considerar fluido ideal? Sugestão: I-Ressaltar as hipóteses de Bernoulli; II- Demonstrar habilidade na aplicação da eq. II na escolha dos pontos (1) e (2), etc Hipóteses de Bernoulli • Reservatório de grandes dimensões; • Visual: Não há bombas ou turbinas; • Fluido ideal; UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Prof. Dr. Silvio Tado Zanetic 28 Exercício 2-Determinar a velocidade do jato de líquido na saída do reservatório de grandes dimensões na figura abaixo. Dado H2O =1000 kg/m 3 e g=10 m/s2 . UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Prof. Dr. Silvio Tado Zanetic 29 Datum=PHR PHR= PLANO HORIZONTAL DE REFERÊNCIA 9 10 11 12 Slide 1: UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Slide 2: UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Slide 3: UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Slide 4: UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Slide 5: UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Slide 6: UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Slide 7: UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Slide 8: UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Slide 9: UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Slide 10: UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Slide 11: UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Slide 12: UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Slide 13: UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Slide 14: UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Slide 15: UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Slide 16: UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Slide 17: UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Slide 18: UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Slide 19: UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Slide 20: UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Slide 21: UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Slide 22: UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Slide 23: UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Slide 24: UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Slide 25: UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Slide 26: UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Slide 27: UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Slide 28: UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ Slide 29: UNISANTANNA-HIDRÁULICA-STZ
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