Hidráulica: Orifícios e Tubos Curtos

Prévia do material em texto

<p>HIDRHIDRÁÁULICAULICA</p><p>PROF. DR. ELIEZER SANTURBANO GERVÁSIO</p><p>ENGENHARIA DE ÁGUA NA AGRICULTURA</p><p>CENAAMB - UNIVASF</p><p>UNIDADE 4. ORIFUNIDADE 4. ORIFÍÍCIOS, BOCAIS E CIOS, BOCAIS E</p><p>TUBOS CURTOSTUBOS CURTOS</p><p>ORIFORIFÍÍCIOS, BOCAIS E TUBOS CURTOSCIOS, BOCAIS E TUBOS CURTOS</p><p>O estudo dos escoamentos atravO estudo dos escoamentos atravéés de orifs de orifíícios, bocais e tubos cios, bocais e tubos</p><p>curtos se faz com uma base tecurtos se faz com uma base teóórica simples que, na maioria dos rica simples que, na maioria dos</p><p>casos, não dispensa o acompanhamento de resultados da casos, não dispensa o acompanhamento de resultados da</p><p>investigainvestigaçção experimental, na forma de coeficientes corretivos.ão experimental, na forma de coeficientes corretivos.</p><p>TrataTrata--se de um assunto de grande importância na Hidrse de um assunto de grande importância na Hidrááulica pela ulica pela</p><p>sua aplicasua aplicaçção em diversas estruturas hidrão em diversas estruturas hidrááulicas, como projetos de ulicas, como projetos de</p><p>irrigairrigaçção, eclusas para navegaão, eclusas para navegaçção fluvial, bacias de detenão fluvial, bacias de detençção para ão para</p><p>controle de cheias urbanas, estacontrole de cheias urbanas, estaçções de tratamento de ões de tratamento de áágua, gua,</p><p>medimediçção de vazão de efluentes industriais e de cursos dão de vazão de efluentes industriais e de cursos d´́áágua, gua,</p><p>tomadas dtomadas d´́áágua em sistemas de abastecimento, projetos gua em sistemas de abastecimento, projetos</p><p>hidroelhidroeléétricos, etc. (Melo Porto, 1999).tricos, etc. (Melo Porto, 1999).</p><p>________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________</p><p>Prof. Dr.Prof. Dr. Eliezer Santurbano GervEliezer Santurbano Gerváásiosio -- Engenharia de Engenharia de ÁÁgua na Agricultura gua na Agricultura -- CENAAMB/UNIVASF CENAAMB/UNIVASF</p><p>ORIFORIFÍÍCIOSCIOS</p><p>OrifOrifííciocio éé uma abertura de peruma abertura de períímetro fechado, de forma geommetro fechado, de forma geoméétrica trica</p><p>definida (circular, retangular, triangular, etc.), realizada na definida (circular, retangular, triangular, etc.), realizada na parede ou parede ou</p><p>fundo de um reservatfundo de um reservatóório ou na parede de um canal ou conduto em rio ou na parede de um canal ou conduto em</p><p>pressão, pela qual o lpressão, pela qual o lííquido em repouso ou movimento escoa em virtude quido em repouso ou movimento escoa em virtude</p><p>da energia potencial e/ou cinda energia potencial e/ou cinéética que possui. tica que possui.</p><p>A abertura feita atA abertura feita atéé a superfa superfíície do lcie do lííquido constituem os quido constituem os vertedores .vertedores .</p><p>________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________</p><p>Prof. Dr.Prof. Dr. Eliezer Santurbano GervEliezer Santurbano Gerváásiosio -- Engenharia de Engenharia de ÁÁgua na Agricultura gua na Agricultura -- CENAAMB/UNIVASF CENAAMB/UNIVASF</p><p>A1 v1 Pa</p><p>A2 v2 P2</p><p>a b</p><p>CLASSIFICACLASSIFICAÇÇÃO DOS ORIFÃO DOS ORIFÍÍCIOSCIOS</p><p>________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________</p><p>Prof. Dr.Prof. Dr. Eliezer Santurbano GervEliezer Santurbano Gerváásiosio -- Engenharia de Engenharia de ÁÁgua na Agricultura gua na Agricultura -- CENAAMB/UNIVASF CENAAMB/UNIVASF</p><p>Quanto a forma geomQuanto a forma geoméétrica:trica: os orifos orifíícios podem ser circulares, cios podem ser circulares,</p><p>retangulares, triangulares, etc.;retangulares, triangulares, etc.;</p><p>Quanto a orientaQuanto a orientaçção do plano do orifão do plano do orifíício em relacio em relaçção ão àà superfsuperfíície cie</p><p>livre do llivre do lííquido: quido: os orifos orifíícios podem ser classificados em verticais, cios podem ser classificados em verticais,</p><p>horizontais ou inclinados, isto horizontais ou inclinados, isto éé, perpendiculares, paralelos ou , perpendiculares, paralelos ou</p><p>formando um ângulo com o plano horizontal do lformando um ângulo com o plano horizontal do lííquido;quido;</p><p>Quanto as suas dimensões relativas: Quanto as suas dimensões relativas: os orifos orifíícios podem ser cios podem ser</p><p>classificados como pequenos e grandes. Seja classificados como pequenos e grandes. Seja hh a distância vertical a distância vertical</p><p>entre o plano da superfentre o plano da superfíície livre do lcie livre do lííquido e a linha de centro do quido e a linha de centro do</p><p>oriforifíício, denominada carga sobre o orifcio, denominada carga sobre o orifíício. cio. ÉÉ dito orifdito orifíício pequeno cio pequeno</p><p>se sua dimensão geomse sua dimensão geoméétrica vertical, diâmetro ou altura trica vertical, diâmetro ou altura éé menor menor</p><p>que um terque um terçço da carga o da carga h.h.</p><p>CLASSIFICACLASSIFICAÇÇÃO DOS ORIFÃO DOS ORIFÍÍCIOSCIOS</p><p>Quanto a natureza (espessura) da parede:Quanto a natureza (espessura) da parede: os orifos orifíícios podem ser cios podem ser</p><p>classificados como de classificados como de parede delgada ou fina e parede espessa ou parede delgada ou fina e parede espessa ou</p><p>grossa.grossa. Os orifOs orifíícios de parede fina são aqueles em que a espessura cios de parede fina são aqueles em que a espessura</p><p>da parede da parede éé menor que a metade da menor dimensão do orifmenor que a metade da menor dimensão do orifíício cio (e < (e <</p><p>0,5d).0,5d). Nos orifNos orifíícios de parede espessa a espessura da parede cios de parede espessa a espessura da parede éé</p><p>menor que uma vez e meia a menor dimensão do orifmenor que uma vez e meia a menor dimensão do orifíício cio (0,5d < e < (0,5d < e <</p><p>1,5d). 1,5d).</p><p>________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________</p><p>Prof. Dr.Prof. Dr. Eliezer Santurbano GervEliezer Santurbano Gerváásiosio -- Engenharia de Engenharia de ÁÁgua na Agricultura gua na Agricultura -- CENAAMB/UNIVASF CENAAMB/UNIVASF</p><p>a</p><p>e</p><p>d</p><p>b</p><p>e</p><p>d</p><p>ORIFORIFÍÍCIOS PEQUENOS EM PAREDES DELGADASCIOS PEQUENOS EM PAREDES DELGADAS</p><p>________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________</p><p>Prof. Dr.Prof. Dr. Eliezer Santurbano GervEliezer Santurbano Gerváásiosio -- Engenharia de Engenharia de ÁÁgua na Agricultura gua na Agricultura -- CENAAMB/UNIVASF CENAAMB/UNIVASF</p><p>Experimentalmente, constataExperimentalmente, constata--se que os filetes lse que os filetes lííquidos tocam as quidos tocam as</p><p>bordas do orifbordas do orifíício e continuam a convergir, depois de passarem cio e continuam a convergir, depois de passarem</p><p>pelo mesmo, atpelo mesmo, atéé uma seuma seçção Aão A22, na qual o jato tem , na qual o jato tem áárea rea</p><p>sensivelmente menor que a do orifsensivelmente menor que a do orifíício. cio.</p><p>A1 v1 Pa</p><p>A2 v2 P2</p><p>h</p><p>Essa seEssa seçção ão AA22 éé denominada denominada seseçção ão</p><p>contracontraíída (vena contracta).da (vena contracta). CostumaCostuma--se se</p><p>designar por designar por coeficiente de contracoeficiente de contraçção da ão da</p><p>veia (Cveia (CCC) ) a relaa relaçção entre a ão entre a áárea da serea da seçção ão</p><p>contracontraíída (Ada (A22) e a ) e a áárea do orifrea do orifíício (A):cio (A):</p><p>2</p><p>C</p><p>A</p><p>C</p><p>A</p><p>= O valor mO valor méédio prdio práático de tico de</p><p>CCCC éé 0,62.0,62.</p><p>________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________</p><p>Prof. Dr.Prof. Dr. Eliezer Santurbano GervEliezer Santurbano Gerváásiosio -- Engenharia de Engenharia de ÁÁgua na Agricultura gua na Agricultura -- CENAAMB/UNIVASF CENAAMB/UNIVASF</p><p>AplicandoAplicando--se o teorema de Bernoulli se o teorema de Bernoulli ààs ses seçções (1) e (2) e tomandoões (1) e (2) e</p><p>tomando--</p><p>se o eixo do orifse o eixo do orifíício como referência:cio como referência:</p><p>A1 v1 Pa</p><p>A2 v2 P2</p><p>h</p><p>22</p><p>a t1 2P vv P</p><p>h</p><p>2g 2gγ γ</p><p>+ + = +</p><p>Como nesse caso, a seComo nesse caso, a seçção ão AA do orifdo orifíício cio</p><p>éé muito pequena em relamuito pequena em relaçção a ão a AA11,, a a</p><p>velocidade velocidade vv11 éé desprezdesprezíível em face de vel em face de</p><p>vvtt.. Assim:Assim:</p><p>a 2</p><p>t</p><p>P P</p><p>v 2g h</p><p>γ</p><p>− </p><p>= + </p><p> </p><p>No caso mais comum em que a veia lNo caso mais comum em que a veia lííquida escoa na atmosfera: Pquida escoa na atmosfera: Paa = P= P22</p><p>tv 2gh= Teorema de TorricelliTeorema de Torricelli</p><p>________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________</p><p>Prof. Dr.Prof. Dr. Eliezer Santurbano GervEliezer Santurbano Gerváásiosio -- Engenharia de Engenharia de ÁÁgua na Agricultura gua na Agricultura -- CENAAMB/UNIVASF CENAAMB/UNIVASF</p><p>A variA variáável vel vvtt éé a velocidade tea velocidade teóórica, que não leva em conta as perdas rica, que não leva em conta as perdas</p><p>sempre existentes. Na realidade, sempre existentes. Na realidade, vv22 < v< vtt e por isso se introduz um e por isso se introduz um</p><p>coeficiente de correcoeficiente de correçção, o coeficiente de reduão, o coeficiente de reduçção de velocidade ão de velocidade (C(CVV), ),</p><p>sendo:sendo:</p><p>O valor mO valor méédio de Cdio de CVV</p><p>éé 0,985 0,985</p><p>2</p><p>V</p><p>t</p><p>v</p><p>C</p><p>v</p><p>=</p><p>2 V t Vv C v C 2gh= = 2 2Q Av A v= = C VQ AC C 2gh=</p><p>DesignandoDesignando--se por se por coeficiente de descarga ou de vazão (Ccoeficiente de descarga ou de vazão (Cdd) ) ao ao</p><p>produto produto CCCCCCVV, tem, tem--se que:se que:</p><p>dQ C A 2gh= EquaEquaçção geral para pequenos orifão geral para pequenos orifíícios. cios.</p><p>O valor mO valor méédio de Cdio de CVV éé 0,610,61</p><p>ORIFORIFÍÍCIOS AFOGADOS ABERTOS EM PAREDES CIOS AFOGADOS ABERTOS EM PAREDES</p><p>VERTICAIS DELGADASVERTICAIS DELGADAS</p><p>________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________</p><p>Prof. Dr.Prof. Dr. Eliezer Santurbano GervEliezer Santurbano Gerváásiosio -- Engenharia de Engenharia de ÁÁgua na Agricultura gua na Agricultura -- CENAAMB/UNIVASF CENAAMB/UNIVASF</p><p>DizDiz--se que um orifse que um orifíício estcio estáá afogado quando a veia escoa em massa afogado quando a veia escoa em massa</p><p>llííquida. quida.</p><p>h1</p><p>h</p><p>h2</p><p>( )d 1 2Q C A 2g h h= −</p><p>ORIFORIFÍÍCIOS DE GRANDES DIMENSÕESCIOS DE GRANDES DIMENSÕES</p><p>________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________</p><p>Prof. Dr.Prof. Dr. Eliezer Santurbano GervEliezer Santurbano Gerváásiosio -- Engenharia de Engenharia de ÁÁgua na Agricultura gua na Agricultura -- CENAAMB/UNIVASF CENAAMB/UNIVASF</p><p>TratandoTratando--se de se de oriforifíícios grandes,cios grandes, jjáá não se pode admitir que todas as não se pode admitir que todas as</p><p>partpartíículas que os atravessam estejam animadas da mesma velocidade, culas que os atravessam estejam animadas da mesma velocidade,</p><p>porquanto não se pode considerar uma porquanto não se pode considerar uma carga carga úúnica hnica h..</p><p>h1h</p><p>h2</p><p>L</p><p>dh</p><p>3 3</p><p>2 2</p><p>2 1</p><p>d</p><p>2 1</p><p>h h2Q C A 2g</p><p>3 h h</p><p>−</p><p>=</p><p>−</p><p>CONTRACONTRAÇÇÃO INCOMPLETA DA VEIAÃO INCOMPLETA DA VEIA</p><p>________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________</p><p>Prof. Dr.Prof. Dr. Eliezer Santurbano GervEliezer Santurbano Gerváásiosio -- Engenharia de Engenharia de ÁÁgua na Agricultura gua na Agricultura -- CENAAMB/UNIVASF CENAAMB/UNIVASF</p><p>Para posiPara posiçções particulares dos orifões particulares dos orifíícios, a contracios, a contraçção da veia pode ser ão da veia pode ser</p><p>afetada, modificada, ou mesmo suprimida, alterandoafetada, modificada, ou mesmo suprimida, alterando--se a vazão. se a vazão.</p><p>Para que a contraPara que a contraçção seja completa, produzindoão seja completa, produzindo--se em todo o contorno se em todo o contorno</p><p>da veia, da veia, éé preciso que o orifpreciso que o orifíício esteja localizado a uma distância do cio esteja localizado a uma distância do</p><p>fundo ou das paredes laterais, fundo ou das paredes laterais, pelo menos igual a duas vezes a sua pelo menos igual a duas vezes a sua</p><p>menor dimensão.menor dimensão.</p><p>No caso de orifNo caso de orifíícios abertos, junto ao fundo ou cios abertos, junto ao fundo ou ààs paredes laterais, s paredes laterais, éé</p><p>indispensindispensáável uma correvel uma correçção. Nessas condião. Nessas condiçções, aplicaões, aplica--se um se um</p><p>coeficiente de descarga corrigido (Ccoeficiente de descarga corrigido (C’’dd). ).</p><p>CONTRACONTRAÇÇÃO INCOMPLETA DA VEIAÃO INCOMPLETA DA VEIA</p><p>________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________</p><p>Prof. Dr.Prof. Dr. Eliezer Santurbano GervEliezer Santurbano Gerváásiosio -- Engenharia de Engenharia de ÁÁgua na Agricultura gua na Agricultura -- CENAAMB/UNIVASF CENAAMB/UNIVASF</p><p>Para orifPara orifíícios retangulares:cios retangulares:</p><p>b</p><p>a a</p><p>b b</p><p>a</p><p>( )</p><p>bk</p><p>2 a b</p><p>=</p><p>+ ( )</p><p>a bk</p><p>2 a b</p><p>+</p><p>=</p><p>+ ( )</p><p>2a bk</p><p>2 a b</p><p>+</p><p>=</p><p>+</p><p>( )'</p><p>d dC C 1 0,15k= + perímetro da parte em que há supressãok</p><p>perímetro total do orifício</p><p>=</p><p>CONTRACONTRAÇÇÃO INCOMPLETA DA VEIAÃO INCOMPLETA DA VEIA</p><p>Para orifPara orifíícios circulares:cios circulares:</p><p>________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________</p><p>Prof. Dr.Prof. Dr. Eliezer Santurbano GervEliezer Santurbano Gerváásiosio -- Engenharia de Engenharia de ÁÁgua na Agricultura gua na Agricultura -- CENAAMB/UNIVASF CENAAMB/UNIVASF</p><p>( )'</p><p>d dC C 1 0,13k= +</p><p>sendo:sendo:</p><p>k = 0,25: para orifk = 0,25: para orifíício junto a uma parede lateral;cio junto a uma parede lateral;</p><p>k = 0,25: para orifk = 0,25: para orifíício junto ao fundo;cio junto ao fundo;</p><p>k = 0,50: para orifk = 0,50: para orifíício junto ao fundo e a uma parede lateral;cio junto ao fundo e a uma parede lateral;</p><p>k = 0,75: para orifk = 0,75: para orifíício junto ao fundo e a duas paredes laterais.cio junto ao fundo e a duas paredes laterais.</p><p>PERDA DE CARGA NOS ORIFPERDA DE CARGA NOS ORIFÍÍCIOSCIOS</p><p>Se não existissem perdas nos orifSe não existissem perdas nos orifíícios, a velocidade cios, a velocidade vv22 do jato igualardo jato igualar--</p><p>sese--ia ia àà velocidade tevelocidade teóórica rica vvtt (Torricelli). A perda de carga que ocorre na (Torricelli). A perda de carga que ocorre na</p><p>passagem por um orifpassagem por um orifíício, correspondercio, corresponderáá, portanto, , portanto, àà diferendiferençça de a de</p><p>energia cinenergia cinééticatica</p><p>________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________</p><p>Prof. Dr.Prof. Dr. Eliezer Santurbano GervEliezer Santurbano Gerváásiosio -- Engenharia de Engenharia de ÁÁgua na Agricultura gua na Agricultura -- CENAAMB/UNIVASF CENAAMB/UNIVASF</p><p>2 2</p><p>t 2</p><p>f</p><p>v v</p><p>H</p><p>2g 2g</p><p>= −</p><p>2</p><p>2</p><p>f 2</p><p>V</p><p>v1H 1</p><p>2gC</p><p> </p><p>= − </p><p> </p><p>ESCOAMENTO COM NESCOAMENTO COM NÍÍVEL VARIVEL VARIÁÁVELVEL</p><p>Nos casos jNos casos jáá considerados, a carga considerados, a carga hh foi admitida invarifoi admitida invariáável. Se não for vel. Se não for</p><p>mantido o nmantido o níível constante, a altura vel constante, a altura hh passarpassaráá a diminuir com o tempo, a diminuir com o tempo,</p><p>em conseqem conseqüüência do prência do próóprio escoamento pelo orifprio escoamento pelo orifíício. cio.</p><p>Com a reduCom a reduçção da carga, a descarga atravão da carga, a descarga atravéés do orifs do orifíício tambcio tambéém irm iráá</p><p>decrescendo. decrescendo.</p><p>O problema que se apresenta na prO problema que se apresenta na</p><p>práática consiste em se determinar o tica consiste em se determinar o</p><p>tempo necesstempo necessáário para o esvaziamento de um recipiente ou de um rio para o esvaziamento de um recipiente ou de um</p><p>tanque. tanque.</p><p>________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________</p><p>Prof. Dr.Prof. Dr. Eliezer Santurbano GervEliezer Santurbano Gerváásiosio -- Engenharia de Engenharia de ÁÁgua na Agricultura gua na Agricultura -- CENAAMB/UNIVASF CENAAMB/UNIVASF</p><p>ESCOAMENTO COM NESCOAMENTO COM NÍÍVEL VARIVEL VARIÁÁVELVEL</p><p>Num pequeno intervalo Num pequeno intervalo dtdt, a vazão ser, a vazão seráá::</p><p>________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________</p><p>Prof. Dr.Prof. Dr. Eliezer Santurbano GervEliezer Santurbano Gerváásiosio -- Engenharia de Engenharia de ÁÁgua na Agricultura gua na Agricultura -- CENAAMB/UNIVASF CENAAMB/UNIVASF</p><p>dQ C A 2gh= (pequenos orif(pequenos orifíícios)cios)</p><p>e o volume de le o volume de lííquido descarregado,quido descarregado,</p><p>dC A 2gh dt</p><p>Nesse mesmo intervalo de tempo, o nNesse mesmo intervalo de tempo, o níível de vel de áágua no reservatgua no reservatóório rio</p><p>baixarbaixaráá de de dh,dh, o que corresponde a um volume de lo que corresponde a um volume de lííquido quido (A(ARRdh)dh) . As . As</p><p>duas expressões que dão o volume são iguais, ou seja:duas expressões que dão o volume são iguais, ou seja:</p><p>R</p><p>d R</p><p>d</p><p>A dh</p><p>C A 2gh dt A dh dt</p><p>C A 2gh</p><p>−</p><p>= − ∴ =</p><p>ESCOAMENTO COM NESCOAMENTO COM NÍÍVEL VARIVEL VARIÁÁVELVEL</p><p>O sinal negativo O sinal negativo éé porque porque hh diminui quando diminui quando tt aumenta. Integrandoaumenta. Integrando--se a se a</p><p>expressão abaixo, entre dois nexpressão abaixo, entre dois nííveis veis hh11 e e hh22, tem, tem--se:se:</p><p>________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________</p><p>Prof. Dr.Prof. Dr. Eliezer Santurbano GervEliezer Santurbano Gerváásiosio -- Engenharia de Engenharia de ÁÁgua na Agricultura gua na Agricultura -- CENAAMB/UNIVASF CENAAMB/UNIVASF</p><p>R</p><p>d</p><p>A dh</p><p>dt</p><p>C A 2gh</p><p>−</p><p>= 12</p><p>2</p><p>1</p><p>hR</p><p>h</p><p>d</p><p>A</p><p>t h dh</p><p>C A 2g</p><p>−−</p><p>= ∫</p><p>Invertendo os limites da integral o sinal muda. Assim:Invertendo os limites da integral o sinal muda. Assim:</p><p>( )1 1</p><p>2 2R</p><p>1 2</p><p>d</p><p>2A</p><p>t h h</p><p>C A 2g</p><p>= −</p><p>Para o esvaziamento completo hPara o esvaziamento completo h22 = 0 e h= 0 e h11 = h= h</p><p>R</p><p>d</p><p>2A</p><p>t h</p><p>C A 2g</p><p>=</p><p>Esta equaEsta equaçção ão éé aproximada, uma vez que depois aproximada, uma vez que depois</p><p>de certo tempo de escoamento o orifde certo tempo de escoamento o orifíício cio</p><p>deixaria de ser deixaria de ser ““pequenopequeno””..</p><p>BOCAISBOCAIS</p><p>Os bocais ou tubos adicionais são constituOs bocais ou tubos adicionais são constituíídos por pedos por peçças tubulares as tubulares</p><p>adaptadas aos orifadaptadas aos orifíícios. Servem para dirigir o jato. cios. Servem para dirigir o jato.</p><p>Na prNa práática, os bocais são construtica, os bocais são construíídos para vdos para váárias finalidades: combate rias finalidades: combate</p><p>a incêndios, operaa incêndios, operaçções de limpeza, serviões de limpeza, serviçços de construos de construçção, aplicaão, aplicaçções ões</p><p>agragríícolas, tratamento de colas, tratamento de áágua, mgua, mááquinas hidrquinas hidrááulicas, etc. Quatro tipos ulicas, etc. Quatro tipos</p><p>são usuais, conforme apresentados na Figura.são usuais, conforme apresentados na Figura.</p><p>________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________</p><p>Prof. Dr.Prof. Dr. Eliezer Santurbano GervEliezer Santurbano Gerváásiosio -- Engenharia de Engenharia de ÁÁgua na Agricultura gua na Agricultura -- CENAAMB/UNIVASF CENAAMB/UNIVASF</p><p>1,5 1,5 ≤≤ L/D L/D ≤≤ 5,0 5,0 ⇒⇒ bocalbocal</p><p>a b</p><p>c d</p><p>(a) bocal cônico simples. (b) bocal cônico com extremidade (a) bocal cônico simples. (b) bocal cônico com extremidade</p><p>cilcilííndrica. (c) bocal convexo. (d) bocal tipo Rouse.ndrica. (c) bocal convexo. (d) bocal tipo Rouse.</p><p>CLASSIFICACLASSIFICAÇÇÃO DOS BOCAISÃO DOS BOCAIS</p><p>Os bocais costumam ser classificados em:Os bocais costumam ser classificados em:</p><p>-- cilcilííndricos ndricos</p><p>interiores ou reentrantesinteriores ou reentrantes</p><p>exterioresexteriores</p><p>-- cônicoscônicos</p><p>convergentesconvergentes</p><p>divergentesdivergentes</p><p>h</p><p>d</p><p>L</p><p>h</p><p>d</p><p>L</p><p>________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________</p><p>Prof. Dr.Prof. Dr. Eliezer Santurbano GervEliezer Santurbano Gerváásiosio -- Engenharia de Engenharia de ÁÁgua na Agricultura gua na Agricultura -- CENAAMB/UNIVASF CENAAMB/UNIVASF</p><p>DenominaDenomina--se, ainda, se, ainda, bocal bocal</p><p>padrãopadrão ao bocal cujo ao bocal cujo</p><p>comprimento igualacomprimento iguala--se a se a</p><p>2,5 vezes o seu diâmetro e 2,5 vezes o seu diâmetro e</p><p>bocal de Bordabocal de Borda ao bocal ao bocal</p><p>reentrante de comprimento reentrante de comprimento</p><p>padrão.padrão.</p><p>h</p><p>L</p><p>h</p><p>L</p><p>θ</p><p>θ</p><p>VAZÃO NOS BOCAISVAZÃO NOS BOCAIS</p><p>A contraA contraçção da veia ocorre no interior dos bocais cilão da veia ocorre no interior dos bocais cilííndricos. Essa ndricos. Essa</p><p>contracontraçção explica o fato de a vazão no bocal ser maior que no orifão explica o fato de a vazão no bocal ser maior que no orifíício.cio.</p><p>Comparando os valores de vazão do bocal com o orifComparando os valores de vazão do bocal com o orifíício, verificacio, verifica--se se</p><p>que a vazão do bocal de mesma que a vazão do bocal de mesma áárea e submetido rea e submetido àà mesma carga mesma carga</p><p>hidrhidrááulica ulica éé cerca de 34% maior.cerca de 34% maior.</p><p>Na seNa seçção contraão contraíída a velocidade da a velocidade éé elevada e a pressão elevada e a pressão éé bastante baixa, bastante baixa,</p><p>chegando a ser menor do que a pressão atmosfchegando a ser menor do que a pressão atmosféérica local, dependendo rica local, dependendo</p><p>da carga hidrda carga hidrááulica ulica hh sobre o bocal. sobre o bocal. Para valores de h acima de 14 mca Para valores de h acima de 14 mca</p><p>a veia descola da parede do bocal.a veia descola da parede do bocal.</p><p>________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________</p><p>Prof. Dr.Prof. Dr. Eliezer Santurbano GervEliezer Santurbano Gerváásiosio -- Engenharia de Engenharia de ÁÁgua na Agricultura gua na Agricultura -- CENAAMB/UNIVASF CENAAMB/UNIVASF</p><p>dQ C A 2gh=</p><p>BOCAIS CILBOCAIS CILÍÍNDRICOSNDRICOS</p><p>Nos bocaisNos bocais--padrão, a veia pode colarpadrão, a veia pode colar--se ou não se ou não ààs suas paredes. s suas paredes.</p><p>FechandoFechando--se o tubo de modo a enchêse o tubo de modo a enchê--lo, fazemos com que a veia lo, fazemos com que a veia</p><p>fique colada, resultando um jato total ocupando inteiramente a sfique colada, resultando um jato total ocupando inteiramente a seeçção ão</p><p>de sade saíída. da.</p><p>O bocal cilO bocal cilííndrico externo com veia aderente apresenta um ndrico externo com veia aderente apresenta um</p><p>coeficiente de descarga coeficiente de descarga CCdd = 0,82.= 0,82. Nessa situaNessa situaçção, como a veia ão, como a veia éé</p><p>aderente, o coeficiente de contraaderente, o coeficiente de contraçção ão éé igual a um igual a um (C(CCC = 1,0).= 1,0). Como Como CCdd</p><p>vale 0,82,vale 0,82, o coeficiente de velocidade o coeficiente de velocidade (C(CVV) vale 0,82,) vale 0,82, ou seja, a ou seja, a</p><p>adaptaadaptaçção de uma peão de uma peçça a um orifa a um orifíício faz crescer a vazão, mesmo cio faz crescer a vazão, mesmo</p><p>com o aumento da perda de carga com o aumento da perda de carga (C(CVV = 0,82 contra 0,98 num = 0,82 contra 0,98 num</p><p>oriforifíício).cio).</p><p>O bocal reentrante de Borda corresponde O bocal reentrante</p><p>de Borda corresponde àà menor vazão: menor vazão: coeficiente coeficiente</p><p>de descarga de 0,51.de descarga de 0,51.</p><p>BOCAIS CILBOCAIS CILÍÍNDRICOSNDRICOS</p><p>________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________</p><p>Prof. Dr.Prof. Dr. Eliezer Santurbano GervEliezer Santurbano Gerváásiosio -- Engenharia de Engenharia de ÁÁgua na Agricultura gua na Agricultura -- CENAAMB/UNIVASF CENAAMB/UNIVASF</p><p>Com os bocais cônicos aumentaCom os bocais cônicos aumenta--se a vazão. Experimentalmente se a vazão. Experimentalmente</p><p>verificaverifica--se que, nos bocais convergentes, a descarga se que, nos bocais convergentes, a descarga éé mmááxima para xima para</p><p>θθ = 13= 13ºº 3030’’ (C(Cdd = 0,94).= 0,94).</p><p>BOCAIS CÔNICOSBOCAIS CÔNICOS</p><p>________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________</p><p>Prof. Dr.Prof. Dr. Eliezer Santurbano GervEliezer Santurbano Gerváásiosio -- Engenharia de Engenharia de ÁÁgua na Agricultura gua na Agricultura -- CENAAMB/UNIVASF CENAAMB/UNIVASF</p><p>PERDA DE CARGA EM BOCAISPERDA DE CARGA EM BOCAIS</p><p>A equaA equaçção utilizada para o cão utilizada para o cáálculo da perda de carga em bocais lculo da perda de carga em bocais éé a a</p><p>mesma dos orifmesma dos orifíícios, ou seja:cios, ou seja:</p><p>2</p><p>2</p><p>f 2</p><p>V</p><p>v1H 1</p><p>2gC</p><p> </p><p>= − </p><p> </p><p>Do ponto de vista hidrDo ponto de vista hidrááulico, o termo ulico, o termo tubo curtotubo curto significa uma significa uma</p><p>estrutura destinada a dar passagem estrutura destinada a dar passagem àà áágua, em geral com pequena gua, em geral com pequena</p><p>carga. carga.</p><p>Embora os problemas de dimensionamento ou verificaEmbora os problemas de dimensionamento ou verificaçção desse tipo ão desse tipo</p><p>de descarregador não exijam tratamento complexo, de descarregador não exijam tratamento complexo, éé importante importante</p><p>ressaltar que a simples aplicaressaltar que a simples aplicaçção das formulaão das formulaçções estabelecidas ões estabelecidas</p><p>para as tubulapara as tubulaçções sob pressão (encanamentos longos) pode levar a ões sob pressão (encanamentos longos) pode levar a</p><p>erros graves. erros graves.</p><p>De fato, dependendo do comprimento da tubulaDe fato, dependendo do comprimento da tubulaçção, não se pode ão, não se pode</p><p>deixar de considerar as perdas de carga na entrada e sadeixar de considerar as perdas de carga na entrada e saíída, alda, aléém das m das</p><p>perdas distribuperdas distribuíídas e a carga cindas e a carga cinéética residual na satica residual na saíída. da.</p><p>TUBOS CURTOS COM DESCARGA LIVRETUBOS CURTOS COM DESCARGA LIVRE</p><p>________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________</p><p>Prof. Dr.Prof. Dr. Eliezer Santurbano GervEliezer Santurbano Gerváásiosio -- Engenharia de Engenharia de ÁÁgua na Agricultura gua na Agricultura -- CENAAMB/UNIVASF CENAAMB/UNIVASF</p><p>De maneira geral, a distinDe maneira geral, a distinçção entre os diversos casos prão entre os diversos casos prááticos pode ticos pode</p><p>ser feita em funser feita em funçção do comprimento relativo da tubulaão do comprimento relativo da tubulaçção, isto ão, isto éé, da , da</p><p>relarelaçção entre o comprimento e o diâmetro, conforme a convenão entre o comprimento e o diâmetro, conforme a convençção a ão a</p><p>seguir:seguir:</p><p>a). Se 5,0 a). Se 5,0 ≤≤ L/D L/D ≤≤ 100 100 ⇒⇒ tubos muito curtostubos muito curtos</p><p>b). Se 100 b). Se 100 << L/D L/D ≤≤ 1000 1000 ⇒⇒ tubulatubulaçções curtasões curtas</p><p>c). Se L/D c). Se L/D > > 1000 1000 ⇒⇒ tubulatubulaçções longasões longas</p><p>TUBOS CURTOS COM DESCARGA LIVRETUBOS CURTOS COM DESCARGA LIVRE</p><p>________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________</p><p>Prof. Dr.Prof. Dr. Eliezer Santurbano GervEliezer Santurbano Gerváásiosio -- Engenharia de Engenharia de ÁÁgua na Agricultura gua na Agricultura -- CENAAMB/UNIVASF CENAAMB/UNIVASF</p><p>dQ C A 2gh=</p><p>A A carga hcarga h éé a diferena diferençça de na de níível entre a superfvel entre a superfíície do reservatcie do reservatóório e a rio e a</p><p>linha de centro da selinha de centro da seçção de saão de saíída do tubo, pois este não da do tubo, pois este não</p><p>necessariamente estarnecessariamente estaráá na horizontal. na horizontal.</p><p>Os valores de Os valores de CCdd são obtidos por meio de Tabelassão obtidos por meio de Tabelas</p><p>Para Para tubulatubulaçções curtasões curtas empregar fempregar fóómulas utilizadas em condutos mulas utilizadas em condutos</p><p>forforççados.ados.</p>