Aula teorica 1

Prévia do material em texto

Prof. Donizete dos Reis Pereira 
Introdução à hidráulica 
UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA 
Campus Florestal 
AGF 351 – Hidráulica, Irrigação e Drenagem 
Aula teórica 1: 
 
1. Introdução 
1.1. Conceitos, subdivisões e importância da hidráulica: 
 
 - Hidráulica: significa o estudo do comportamento da água e de 
outros líquidos, em repouso ou em movimento. 
 
 - Pode ser dividida em: 
 
 Hidráulica teórica 
 
 
 Hidráulica aplicada 
 
 
• Hidrostática 
 
• Hidrodinâmica 
 
• Sistema de abastecimento de água 
• Irrigação e drenagem; 
• Conservação do solo e água; 
• Geração de energia elétrica; 
• Etc... 
 
1.Introdução 
1.2. Sistemas de unidades: 
 
 - Principais sistemas: 
 
 - Sistema internacional (SI) 
 - Sistema técnico 
 - Sistema CGS 
 
 - O decreto nº 81.621 de 03/05/1979, tornou oficial no Brasil o 
uso do Sistema Internacional de Unidades (SI). 
 
 - Ainda são toleradas algumas unidades de outros sistemas. 
Por exemplo: 
 
 
 
1. Introdução 
Unidades de pressão: 
 
 - atmosfera (atm); bar; metro de coluna d’água (m.c.a); 
milímetros de mercúrio (mmHg); libra/pol2 (psi); kgf/cm2 
 
Unidades de força: 
 
- Quilograma-força 1 kgf = 9,80665 N ≈ 9,81 N 
- Libra-força 1lbf = 4,448 N 
 
Unidades de potência: 
 
 
- Cavalo-vapor 1 cv = 75 kgf m/s = 735,5 W 
 
- Horse-power 1 hp = 550 lbf pé/s = 745,7 N m/s = 745,7 W 
 
 
 
 
1. Introdução 
Obs.: Em Hidráulica, os sistemas de unidades mais utilizados são 
o SI e o sistema técnico 
 
 
 
 
1. Introdução 
1.3. Propriedades dos fluídos 
 
 Massa específica (ρ) ou densidade absoluta 
 
 
 Unidades: 
 
 - kg / m3 (Sistema internacional - SI) 
 
 - UTM / m3 ou kgf s2 / m4 (Sistema técnico). 
 
 Massa específica da água (4º C) 
 
 ρ = 1.000 kg / m3 (SI) 
 ρ = 101,94 UTM / m3 ou kgf s2 / m4 (Sis.técnico, g = 9,81 m /s2) 
 
 
1.3. Propriedades dos fluídos 
 Peso específico (γ) 
 
 
 
 Unidades: 
 
 - N / m3 (Sistema internacional - SI) 
 
 - kgf / m3 (Sistema técnico). 
 
 Peso específico da água (4º C) 
 
 γ = 9.806,65 N / m3 (SI) 
 γ = 1.000 kgf / m3 (Sis.técnico, g = 9,81 m /s2) 
 
 
1.3. Propriedades dos fluídos 
 Densidade relativa (δ) 
 
 δ = ρ/ρ1 
 
 ρ = massa específica de uma substância 
 ρ1 = massa específica da substância de referência 
 
 
 A referência adotada para os líquidos é a água a 4º C. 
 
 ρ1 = 1000 kg / m
3 (SI) 
 
 ρ1 = 101,94 UTM / m
3 ou kgf s2 / m4 (Sis.Técnico, g = 9,81 m / s2) 
 
 
1.3. Propriedades dos fluídos 
 Viscosidade (atrito interno) 
 
 Propriedade responsável pela resistência ao deslocamento 
(deformação), sendo bastante influenciada pela 
temperatura. 
 
 
μ - coeficiente de viscosidade dinâmica (característica de cada fluido). 
 
1.3. Propriedades dos fluídos 
 Viscosidade (atrito interno) 
 
 Implicação: 
 O escoamento de fluidos dentro das canalizações somente 
se verifica com “perda de energia”, perda essa designada 
por “perda de carga”. 
 
 
 
 
 
 Unidades: 
 N s / m2 (SI) 
 Kgf s / m2 (Sistema Técnico) 
 
 
1.3. Propriedades dos fluídos 
 Viscosidade (atrito interno) 
 
 Viscosidade cinemática: representa a razão entre a 
viscosidade dinâmica (μ) e a massa específica do fluído (ρ). 
 
 
 
 
 Em que ν é a viscosidade cinemática. 
 
 
 Unidades: 
 m2 /s (SI e Sist. Técnico) 
 
1.3. Propriedades dos fluídos 
 Coesão 
 
 Pequena força de atração entre as moléculas do próprio 
líquido (atração eletroquímica). 
 
 Permite as moléculas fluidas resistirem a pequenos 
esforços de tensão. 
 
 
 
 
 Adesão 
 
 Quando um líquido está em contato com um sólido, a 
atração exercida pelas moléculas do sólido pode ser maior 
que a atração entre as moléculas do próprio líquido 
(coesão). Neste caso, ocorrerá a adesão do líquido às 
paredes do sólido. 
 
 
 
1.3. Propriedades dos fluídos 
 Representação da coesão e da adesão 
 
 
 
 
 
 
1.3. Propriedades dos fluídos 
 Tensão superficial (σ) e capilaridade: 
 
 Força de coesão necessária para formar a película 
 
 
 
 
 
 
 
 Unidades: 
 
 N / m (SI) e 
 kgf / m (Sistema Técnico). 
 
 
1.3. Propriedades dos fluídos 
 Capilaridade: 
 
 Elevação (ou depressão) de um líquido dentro de um tubo de 
pequeno diâmetro. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A elevação ou depressão em 
um tubo é dada por: 
 
1.3. Propriedades dos fluídos 
 Solubilidade dos gases: 
 
 Os líquidos podem dissolver os gases. 
 
 Implicação: pode ser a causa do desprendimento de ar e 
aparecimento de bolhas de ar os pontos altos das 
tubulações. 
 
 Pressão de vapor: 
 
 Pressão exercida pelas moléculas de vapor quando atingem 
a saturação. 
 
 A pressão de vapor aumenta com a elevação da 
temperatura, tornando-se igual ao valor da pressão 
atmosférica no ponto de ebulição. Para a água, ao nível do 
mar, isso ocorre a 100 ºC, com pressão de 10,33 m c.a. 
 
 
2. Hidrostática 
2.1. Pressão provocada pela coluna de um fluido 
força = peso = γ volume = γ A h 
Pressão = força/área 
 
2. Hidrostática 
2.2. Lei de Stevin 
pressão 1 = γ h1 
 
pressão 2 = γ h2. Assim, 
 
pressão 2 – pressão 1 = γ (h2 -h1), 
 
que traduz o Teorema Fundamental da 
Hidrostática, ou Lei de Stevin: 
 
2. Hidrostática 
2.3. Lei de Pascal 
“A pressão exercida num ponto no interior de um fluido transmite-
se com a mesma intensidade em todas as direções”. 
Aplicações práticas do princípio de Pascal: o freio hidráulico 
de máquinas e de automóveis, elevadores em postos de lavagem 
e a prensa hidráulica. 
 
Perguntas?