AULA PRÁTICA Hidráulica e Hidrometria- DERIZANGELO

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CENTRO UNIVERSITÁRIO ANHANGUERA PITÁGORAS AMPLI
ENGENHARIA CIVIL 
NARCELIO LUIZ DE SOUZA
ATIVIDADE PRÁTICA
HIDRÁULICA E HIDROMETRIA
TIBAU-RN
2025
NARCELIO LUIZ DE SOUZA
ATIVIDADE PRÁTICA
HIDRÁULICA E HIDROMETRIA
Relatório apresentado ao Centro Universitário Anhanguera Pitágoras AMPLI, como requisito parcial para o aproveitamento da Disciplina de Hidráulica e Hidrometria, 5º semestre do Curso Engenharia Civil.
TIBAU-RN
2025
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO	3
2	DESENVOLVIMENTO	4
2.1	ATIVIDADE 01 - EXPERIMENTO DE REYNOLDS	4
2.2	EXPERIMENTO 02 - SISTEMAS HIDRÁULICOS DE TUBULAÇÕES .	7
2.3	EXPERIMENTO 03 - SISTEMAS HIDRÁULICOS DE TUBULAÇÕES – II	11
2.4	EXPERIMENTO 04 – ASSOCIAÇÃO DE BOMBAS	16
3 CONCLUSÃO	21
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS	23
1 INTRODUÇÃO
A execução das atividades práticas relatadas neste documento constituiu um componente essencial para o aprofundamento dos conhecimentos teóricos abordados na disciplina de Hidráulica e Hidrometria. A experimentação aplicada possibilitou não apenas a observação sistemática dos princípios físicos que regem o comportamento dos fluidos em escoamentos variados, mas também a compreensão aprofundada da dinâmica operacional de sistemas hidráulicos voltados à distribuição de água.
A incorporação de recursos tecnológicos, como o simulador ALGETEC e o software EPANET, revelou-se decisiva para o alcance dos objetivos propostos. Essas ferramentas ampliaram as possibilidades de análise ao permitir a simulação de fenômenos hidrodinâmicos complexos, cuja reprodução em laboratório convencional seria limitada ou inviável. Em particular, a simulação do número de Reynolds destacou-se por possibilitar a visualização prática da transição entre escoamentos laminar e turbulento, contribuindo para uma melhor compreensão dos regimes de fluxo e suas implicações em projetos de engenharia.
Ao longo do desenvolvimento das atividades, foram enfrentados desafios metodológicos importantes, notadamente na definição de parâmetros de entrada para os modelos computacionais e na interpretação crítica dos dados obtidos. Tais dificuldades, contudo, foram superadas por meio de um processo contínuo de investigação, estudo e aplicação técnica, o que resultou em ganhos significativos na consolidação de competências analíticas e operacionais, fundamentais à formação do engenheiro.
Em síntese, os objetivos inicialmente delineados foram plenamente atingidos. Mais do que cumprir uma exigência acadêmica, este trabalho configurou-se como uma experiência formativa robusta, que fortaleceu a articulação entre teoria e prática e estimulou a capacidade de análise crítica diante de sistemas hidráulicos reais. A vivência proporcionada por esta atividade contribuiu de maneira expressiva para a formação de um perfil profissional mais preparado, reflexivo e tecnicamente competente para os desafios do campo da engenharia hidráulica.
2 DESENVOLVIMENTO
2.1 ATIVIDADE 01 - EXPERIMENTO DE REYNOLDS
Objetivos
Compreender os fundamentos de mecânica dos fluidos. Realizar o experimento de Reynolds. Identificar os regimes de escoamento – laminar e turbulento.
Verificação das Válvulas: Inicialmente, certifiquei-me de que todas as válvulas estavam posicionadas corretamente, conforme indicado na tabela de referência. As alterações necessárias foram feitas com a bancada desativada, assegurando um procedimento seguro. O tubo de Reynolds utilizado tem diâmetro interno de quarenta e quatro milímetros.
Ativação das Bombas: Ajustei a válvula identificada como 2c para operar a quarenta por cento da capacidade máxima. Em seguida, ativei as bombas utilizando o painel de controle elétrico e pressionei o botão de acionamento. Depois de verificar o fluxo de água no rotâmetro, abri completamente a válvula 2c.
Enchimento do Reservatório: Controlei o fluxo de água para o reservatório utilizando o potenciômetro. Assim que o nível de água começou a subir, fechei a válvula treze. Quando o reservatório atingiu sua capacidade total, fechei também a válvula doze.
Medição da Vazão: Fiz a primeira medição do volume de água no reservatório, levando em conta as dimensões de quatrocentos milímetros de comprimento, trezentos e vinte milímetros de largura e quatrocentos e setenta e quatro milímetros de altura. O volume inicial registrado foi quatrocentos e quarenta e nove. Em seguida, abri a válvula quatorze para operar com 8% por cento de sua capacidade e, com o cronômetro em funcionamento, esperei aproximadamente um minuto. Depois de fechar a válvula, realizei uma nova medição no reservatório, que indicou um volume quatrocentos e vinte e quatro.
Observação do Escoamento: Abri a válvula quinze para iniciar o escoamento do fluido colorido. Após observar o fluxo pela pipeta, mantive a válvula quatorze aberta com a mesma vazão oito por cento e aguardei até que o fluxo se estabilizasse, momento em que iniciei as medições.
Por fim, responde-se também aos questionamentos propostos:
1) A partir dos dados obtidos no laboratório, determine a vazão do sistema.
Volume inicial no reservatório: 449 litros
Volume final após a abertura da válvula 14: 424 litros
Volume deslocado durante o experimento:
449 litros - 424 litros = 25 litros
Tempo total do experimento: 61 segundos
Vazão calculada:
Volume deslocado / Tempo
25 litros / 60 segundos = aproximadamente 0,41litros por segundo
2) Qual o regime de escoamento observado no experimento?
O regime identificado durante o experimento foi o fluxo laminar. Isso ocorre devido à diminuição da pressão na tubulação associada à redução do nível de água no reservatório. Com a queda no nível do reservatório, há uma redução na pressão interna do sistema, resultando em menor vazão e diminuição da velocidade do fluido. Essa condição favorece a estabilização do fluxo em um regime laminar, caracterizado por um escoamento ordenado e suave, sem turbulências significativas.
2.2 EXPERIMENTO 02 - SISTEMAS HIDRÁULICOS DE TUBULAÇÕES.
O experimento realizado visa simular e analisar o comportamento de um sistema de escoamento permanente em condutos forçados utilizando o software EPANET 2.0. Neste experimento, foi investigada a dinâmica de fluxo entre dois reservatórios, considerando as perdas de carga distribuídas ao longo do trecho de tubulação. A compreensão das perdas de carga e do comportamento hidráulico em sistemas de tubulações é essencial para o dimensionamento eficiente de redes de distribuição de água, bem como para a análise de desempenho de sistemas existentes.
Objetivo
 Entender o funcionamento do software EPANET 2.0 para simulação de sistemas hidráulicos.
 Simular o escoamento em uma tubulação conectando dois reservatórios de níveis diferentes.
 Determinar a vazão e as perdas de carga ao longo do conduto forçado.
 Analisar os resultados obtidos com a simulação e compará-los com expectativas teóricas.
Materiais e Equipamentos
· Computador com software EPANET 2.0 instalado.
Procedimentos Realizados
Download e instalação do EPANET 2.0: Foi feito o download do software EPANET 2.0 e, em seguida, sua instalação conforme as orientações do assistente de instalação. Ao final, o software foi iniciado para confirmar o funcionamento correto.
Criação do Modelo Hidráulico
Foram inseridos dois reservatórios representando as fontes de água. O reservatório superior (R1) foi definido com um nível de 15 metros, enquanto o reservatório inferior (R2) foi definido com nível zero, representando o referencial para a simulação.
 
Definição do Nó de Conexão
Foi adicionado um nó de conexão entre os dois reservatórios. Esse nó serve como ponto de controle para os cálculos de vazão e pressão ao longo do sistema.
Inserção da Tubulação
Foi definida a tubulação com comprimento de 500 metros, diâmetro de 152,4 mm (6 polegadas) e rugosidade de 0,1 mm, considerando aço liso como material da tubulação.
Execução da Simulação
A simulação foi executada com sucesso, permitindo a visualização da vazão, velocidade e perda de carga ao longo do trecho simulado.
Análise dos Resultados
Asimulação realizada no EPANET apresentou uma vazão final de 0,03 m³/s, correspondente a um escoamento reduzido para o diâmetro e comprimento da tubulação definidos. A perda de carga total ao longo do trecho foi de 30 metros, o que indica uma resistência significativa ao fluxo. Esta elevada perda de carga pode ser atribuída a diversos fatores, como a rugosidade do material da tubulação, o comprimento considerável do conduto e a diferença de nível entre os reservatórios.
A velocidade do escoamento resultante foi extremamente baixa, próxima de zero, sugerindo um fluxo insuficiente para superar as perdas de energia impostas pelo sistema. Isso reflete a ineficiência hidráulica da configuração testada, onde a energia disponível no reservatório superior não foi suficiente para gerar um escoamento significativo, devido às condições impostas pelo sistema de tubulações.
Em um contexto real, esse comportamento indicaria a necessidade de ajustes no dimensionamento do sistema, seja por meio da redução da rugosidade interna da tubulação, aumento do diâmetro do conduto, ou implementação de bombas adicionais para garantir um fluxo adequado. A configuração atual apresenta um desempenho inadequado para a movimentação eficiente de fluidos, necessitando de otimizações para alcançar os objetivos hidráulicos desejados.
2.3 EXPERIMENTO 03 - SISTEMAS HIDRÁULICOS DE TUBULAÇÕES – II
O "Problema dos Três Reservatórios" é um exercício clássico em engenharia hidráulica que busca otimizar o fluxo de água entre três reservatórios interligados por meio de tubulações. Este problema é fundamental para o planejamento eficiente de sistemas de abastecimento de água, garantindo a distribuição adequada dos recursos hídricos enquanto se minimizam perdas e custos.
Utilizando o software EPANET, simulei a interligação dos três reservatórios, inserindo as propriedades de cada trecho e reservatório conforme os dados fornecidos. O objetivo deste experimento foi calcular as vazões nos trechos 1, 2 e 3, as velocidades médias correspondentes e a carga de pressão no ponto A.
Objetivo da Atividade 
O objetivo desta atividade prática é realizar a análise de uma rede de abastecimento de água utilizando o software EPANET. A atividade consiste na criação de uma rede simples com três nós e três trechos, avaliando a perda de carga, velocidade do fluxo e vazão em cada trecho.
Metodologia
Instalação e Configuração do Software EPANET
Realizei o download e a instalação do software EPANET 2.0.
Configurei o sistema para utilizar a equação de Darcy-Weisbach e o sistema internacional de unidades (SI), com vazão em litros por segundo (LPS).
Inserção dos Objetos no Mapa
Utilizei o botão RNF (Reservatório de Nível Fixo) para adicionar os três reservatórios no mapa, conforme indicado na figura do problema.
Inserção do nó que representa o ponto A utilizando o botão “adicionar nó”.
Criação dos Trechos:
Com o botão “adicionar trecho”, criei a ligação entre o reservatório mais elevado (R1) e o nó, inserindo o primeiro trecho.
Repiti o processo para os outros dois reservatórios, criando os trechos 2 e 3.
Configuração dos Componentes
Configurei cada reservatório com seus respectivos níveis d’água:
R1: 210 m
R2: 200 m
R3: 205 m
Atribuí as características dos trechos
Trecho 1:
Comprimento: 500 m
Diâmetro: 150 mm
Rugosidade: 0,20 mm
Trecho 2:
Comprimento: 1500 m
Diâmetro: 200 mm
Rugosidade: 0,12 mm
Trecho 3:
Comprimento: 2000 m
Diâmetro: 150 mm
Rugosidade: 0,24 mm
Execução da Simulação
Cliquei no botão “executar simulação” para processar os dados inseridos.
Recebi uma mensagem de erro indicando que a simulação não foi bem-sucedida. Verifiquei todos os dados inseridos e corrigi eventuais inconsistências.
Resultados Obtidos
Após ajustar os parâmetros, a simulação foi executada corretamente, e os seguintes resultados foram obtidos para cada trecho:
Trecho 1:
Vazão: 0,00 L/s
Velocidade: 0,00 m/s
Perda de Carga: 0,00 m
Trecho 2:
Vazão: -0,02 L/s (fluxo reverso)
Velocidade: 0,00 m/s
Perda de Carga: 3,57 m
Trecho 3:
Vazão: 0,00 L/s
Velocidade: 0,00 m/s
Perda de Carga: 0,00 m
Nó A:
Carga de Pressão: 175 m
Análise dos Resultados
Os resultados mostram que houve dificuldade em equilibrar os fluxos nos trechos interligados, especialmente no Trecho 2, que apresentou um fluxo reverso. A carga de pressão no ponto A foi calculada corretamente como 175 metros. A ausência de fluxo nos trechos 1 e 3 indica que os níveis d'água dos reservatórios não estão favorecendo o escoamento, e a diferença de pressão entre os reservatórios não foi suficiente para gerar fluxo nos trechos esperados.
2.4 EXPERIMENTO 04 – ASSOCIAÇÃO DE BOMBAS
Neste experimento, foi realizado o levantamento das curvas características de duas bombas iguais em três configurações distintas: operação individual, em série e em paralelo. O objetivo foi analisar o comportamento do sistema de bombeamento em diferentes configurações de abertura da válvula de controle e como isso afeta a vazão e a pressão do sistema. Através desses experimentos, foi possível entender como a associação de bombas influencia a altura manométrica total e a vazão do sistema.
Equipamentos Utilizados
· Duas bombas centrífugas idênticas.
· Sistema de tubulação com válvulas de controle.
· Manômetro principal para medição da pressão.
· Rotâmetro para medição da vazão.
· Software de simulação para controle e monitoramento dos parâmetros.
· Procedimentos Realizados
Configuração Individual:
Foi realizada a medição da vazão e pressão de cada bomba individualmente com diferentes aberturas de válvula (20%, 40%, 60%, 80%, 100% e totalmente fechada).
Configuração em Série:
As duas bombas foram configuradas em série e as leituras de pressão e vazão foram feitas com as mesmas aberturas de válvula mencionadas acima.
Configuração em Paralelo:
As bombas foram operadas em paralelo, e os mesmos parâmetros foram medidos, nas mesmas condições de abertura de válvula.
As medições foram registradas e posteriormente convertidas para metros de altura manométrica e vazão em metros cúbicos por hora, conforme solicitado.
Resultados Obtidos
Levantamento da curva de uma bomba individual
	Abertura da Válvula (%)
	Vazão (m³/h)
	Pressão (psi)
	Altura Manométrica (m)
	20
	1.5
	12
	27.64
	40
	2.5
	11
	25.32
	60
	3.5
	10
	22.99
	80
	4.5
	8.5
	19.54
	100
	5.0
	7.5
	17.21
	0 (fechada)
	0.0
	14
	32.19
Levantamento da curva de duas bombas iguais em série: 
	Estado da Válvula
	Vazão (L/h)
	Vazão (m³/h)
	Pressão (psi)
	Altura Manométrica (m)
	20% aberta
	2000
	2,0
	13
	29,96
	40% aberta
	3000
	3,0
	12
	27,64
	60% aberta
	4000
	4,0
	11
	25,32
	80% aberta
	5000
	5,0
	9
	20,67
	100% aberta
	6000
	6,0
	8
	18,35
	Totalmente fechada
	0
	0
	18
	41,29
Levantamento da curva de duas bombas iguais em paralelo: 
	Estado da Válvula
	Vazão (L/h)
	Vazão (m³/h)
	Pressão (psi)
	Altura Manométrica (m)
	20% aberta
	3000
	3,0
	12
	27,64
	40% aberta
	4000
	4,0
	11
	25,32
	60% aberta
	6000
	6,0
	10
	22,99
	80% aberta
	8000
	8,0
	8,5
	19,54
	100% aberta
	9000
	9,0
	7,5
	17,21
	Totalmente fechada
	0
	0
	14
	32,19
Discussão
Com base nos resultados obtidos, foi observado que a configuração em série proporciona uma altura manométrica maior em comparação com a configuração paralela, como esperado. A configuração em paralelo, por outro lado, permite uma vazão significativamente maior para as mesmas aberturas de válvula.
Ao comparar os resultados das três configurações, foi possível notar a influência direta que a configuração das bombas tem sobre a altura manométrica e a vazão, destacando a importância de escolher a configuração correta de acordo com a necessidade do sistema.
CONCLUSÃO DO EXPERIMENTO
O experimento realizado mostrou de maneira prática como a configuração das bombas influencia os parâmetros operacionais do sistema. A escolha entre operação individual, em série ou em paralelo deve ser baseada nos requisitos específicos de altura manométrica e vazão do sistema.
Este experimento proporcionou um entendimento claro das características de desempenho dasbombas em diferentes arranjos, fundamental para aplicações práticas em sistemas de bombeamento.
3 CONCLUSÃO
A finalização desta atividade prática constituiu uma etapa fundamental na consolidação dos conhecimentos teóricos relativos aos fenômenos de transporte em sistemas fluidodinâmicos. A integração entre simulações computacionais e experimentos orientados viabilizou não apenas a aplicação direta de conceitos estruturantes da engenharia dos fluidos, mas também o desenvolvimento de uma abordagem analítica mais refinada sobre os fatores determinantes do escoamento, com ênfase na viscosidade e na velocidade do fluido.
A constatação da influência significativa dessas variáveis nos resultados obtidos reforça sua importância em aplicações práticas, particularmente em processos industriais, projetos de infraestrutura hidráulica e sistemas de saneamento. Esses achados evidenciam a necessidade de compreensão aprofundada dos parâmetros que governam os regimes de escoamento, condição indispensável ao correto dimensionamento, operação e manutenção de sistemas complexos, como condutos forçados, redes de distribuição e estações de bombeamento.
Outro aspecto de elevada relevância foi a simulação de um ambiente laboratorial virtual, que, mesmo em sua natureza digital, exigiu o mesmo rigor metodológico e disciplinar característico de experimentações físicas. O manejo dos dados, aliado à análise crítica dos resultados e à comparação entre valores teóricos e empíricos, fomentou reflexões valiosas acerca da precisão das medições, da identificação de incertezas experimentais e da necessidade de calibração e validação contínua dos modelos utilizados. Essas experiências contribuíram para o aprimoramento de competências centrais, como o pensamento lógico, a atenção técnica aos detalhes e a capacidade de tomada de decisão fundamentada.
Adicionalmente, a prática reafirmou a importância da experimentação como elemento integrador entre teoria e aplicação, promovendo uma aprendizagem ativa, significativa e contextualizada. Tal abordagem favoreceu a formação de uma postura investigativa e crítica diante dos desafios técnicos enfrentados na engenharia contemporânea, preparando o estudante para atuar com responsabilidade, competência e domínio tecnológico em contextos profissionais que exigem alto grau de especialização.
Diante do exposto, conclui-se que esta atividade transcendeu sua função instrucional, configurando-se como um componente formativo essencial. Ao articular teoria, prática e análise crítica, contribuiu significativamente para o fortalecimento das competências técnicas e científicas do discente, aproximando-o de forma concreta da realidade multifacetada da Engenharia de Transportes de Fluidos.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
EPANET. Environmental Protection Agency Network (EPANET) 2.0. Washington, D.C., 2000. Disponível em: https://www.epa.gov/water-research/epanet. Acesso em: 24 abr. 2025.
UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ. Manual de hidráulica e hidrometria. Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental, 2023. Disponível em: https://www.unifei.edu.br/demh. Acesso em: 24 abr. 2025.
UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ. Material didático de aulas práticas – Hidráulica e Hidrometria. Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental, 2023. Disponível em: https://www.unifei.edu.br/demh/materiais-didaticos. Acesso em: 24 abr. 2025.
UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ. Protocolo de experimentos com simulação hidráulica. Laboratório de Hidráulica Experimental, 2023. Disponível em: https://www.unifei.edu.br/demh/laboratorios. Acesso em: 24 abr. 2025.
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