CIV225- Hidraulica_II_Introducao ao Curso

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ESCOLA DE MINAS/UFOP
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
CIV225 – HIDRÁULICA II
Prof. Gilberto Queiroz da Silva � Teoria e Exercícios
Prof. Paulo Damasceno Carvalho � Práticas de Laboratório
PLANO DE ENSINO 2º Semestre 2011
Disciplina do 6º Período, 3 créditos, obrigatória
45 horas de aulas = 30 T + 15 P
1. - GENERALIDADES
1.1 - Apresentação do plano de Ensino
1.2 - Objetivos do curso
� Estudar os escoamentos de fluidos com superfície livre, 
a hidrometria,
� os medidores de regime crítico e
� os orifícios, bocais e vertedores.
Qual a proposta da disciplina Hidráulica II?
� Fornecer os fundamentos teóricos e práticos do 
escoamento em orifícios, bocais, vertedores, da 
hidrometria e dos escoamentos e em condutos livres 
(rios e canais).
1. - GENERALIDADES
• Onde queremos chegar?
�Estudar, projetar, dimensionar e controlar 
estruturas hidráulicas que:
�Conduzam água limpa e suja
�Melhorem as condições de escoamento 
(drenagem urbana e controle de cheias)
�Preservem e garantam água em 
quantidade e qualidade adequadas para 
a população
1. - GENERALIDADES
1.3 - Conteúdo do curso:
�� Estudo do escoamento em condutos livres:Estudo do escoamento em condutos livres:
�� Generalidades;Generalidades;
��Movimento uniforme;Movimento uniforme;
�� Energia EspecEnergia Especíífica;fica;
��Movimentos gradualmente variado e Movimentos gradualmente variado e 
bruscamente variado;bruscamente variado;
�� HidrometriaHidrometria::
��Medidores de regime crMedidores de regime críítico;tico;
�� OrifOrifíícios, bocais e cios, bocais e vertedoresvertedores;;
�� ExercExercíícios de aplicacios de aplicaççãoão
�� PrPrááticas de laboratticas de laboratóório e de campo.rio e de campo.
2. METODOLOGIA
� Aula expositiva, quadro negro, 
transparências e data show;
� Aula de exercícios;
� Aula prática de laboratório.
3. CRITÉRIO DE AVALIAÇÃO
Provas e relatórios de trabalhos práticos
Média: M = (N1 + N2) / 2
N1 = 0,9 * P1 + 0,1 * T1 � Primeira nota
N2 = 0,9 * P2 + 0,1 * T2 � Segunda nota
P1 = nota primeira prova e P2 = nota Segunda prova
T1 e T2 = notas do 1o. e 2o. trabalhos práticos
1ª Prova: 20/10/2011, quinta feira, às 13h 30min
2ª Prova: 15/12/2011, quinta feira, às 13h 30min
4. CRONOGRAMA
� 54 aulas, sendo 30 aulas teóricas, 15 aulas práticas 
e 9 aulas para avaliação
� Aulas teóricas e de exemplos: vide programa da 
disciplina
� Aulas práticas e de laboratório: vide programa da 
disciplina
Tudo conforme detalhado no plano de Ensino disponível em 
http://www.em.ufop.br, botão DECIV, área do Professor
5. BIBLIOGRAFIA
Básica:
1. Hidráulica Básica - Rodrigo de Melo Porto – EESC/USP
2. Manual de Hidráulica – Vol. I - Azevedo Netto, J. M. e Alvarez, G. A.
3. Manual de Hidráulica – Vol. II - Azevedo Netto, J. M. e Alvarez, G. A.
4. Fundamentos de Sistemas de Eng. Hidráulica - Hwang , Ned H. C.
5. Curso de Hidráulica - Neves, E. Trindade 
6. Fundamentos de Eng. Hidráulica - Márcio Baptista e Márcia Lara
7. Hidráulica Geral - Lencastre , Armando
8. Hidráulica Geral – Silvestre, Paschoal 
9. Curso de Hidráulica Geral - Pimenta , Carlito F. 
5. BIBLIOGRAFIA
Complementar:
10. Fluid Mechanics with Engineering Applications - Daugherty, Franzini
& Finnemore
11. Hidráulica - Quintela, A. C 
12. Open-Channel Hydraulics - Ven Te Chow
13. Open Channel Flow - F. M. Henderson
Dúvidas?
Chamada no início, meio ou final da aula 
Registrar presentes
Histórico de Aprovações 2011-1
29 matriculados
72,4% aprovados
27,6% reprovados por nota
0,0% reprovados por freqüência
Recomendação: Estudo semanal mínimo de 3 
horas
Então ...
Vamos Começar?
CIV225 – HIDRÁULICA II
Introdução ao Curso
hidrhidrááulica significa conduulica significa conduçção de ão de áágua. gua. 
Do grego: Do grego: hhÿÿdordor = = áágua e gua e 
aulosaulos = condu= conduçção, tubo.ão, tubo.
Significado Atual:Significado Atual:
muito mais geral,muito mais geral,
pois trata do estudo do comportamento dos pois trata do estudo do comportamento dos 
llííquidos (em especial da quidos (em especial da áágua) em repouso ou gua) em repouso ou 
em movimento.em movimento.
Divisões da Hidráulica
�� Segundo o professor Azevedo Neto a Segundo o professor Azevedo Neto a HidrHidrááulicaulica se divide em:se divide em:
�� HidrHidrááulica Geralulica Geral (ou Te(ou Teóórica) e rica) e 
�� HidrHidrááulica Aplicadaulica Aplicada (ou (ou HidrotHidrotéécnicacnica).).
�� A A HidrHidrááulica Geralulica Geral, para efeitos de estudos, divide, para efeitos de estudos, divide--se em:se em:
�� HidrostHidrostáática e tica e 
�� HidrodinâmicaHidrodinâmica..
�� A A HidrHidrááulica Aplicadaulica Aplicada dividedivide--se em:se em:
�� HidrHidrááulica Urbana (Sistemas de Abastecimento de ulica Urbana (Sistemas de Abastecimento de ÁÁgua, gua, 
Esgotos SanitEsgotos Sanitáários, Galerias de rios, Galerias de ÁÁguas Pluviais e Drenagem guas Pluviais e Drenagem 
Urbana), Urbana), 
�� HidrHidrááulica Rural ou Agrulica Rural ou Agríícola (Irrigacola (Irrigaçção e drenagem agrão e drenagem agríícola), cola), 
�� HidrHidrááulica Fluvial (rios e canais), ulica Fluvial (rios e canais), 
�� HidrHidrááulica Marulica Maríítima (portos e obras martima (portos e obras maríítimas), timas), 
�� InstalaInstalaçções Hidrões Hidrááulicas Industriais e ulicas Industriais e 
�� TTéécnica Hidrelcnica Hidreléétrica.trica.
Escoamento livre x forçado
Escoamento livre:
fluido em contato com o ar,
sujeito à pressão atmosférica
Escoamento forçado: 
ocorre no interior das tubulações,
sem contato com a atmosfera.
Canal Pereira Barreto
Rio Paraná
Adutoras
Aplicações na engenharia civil:
�Saneamento 
�Drenagem urbana
� Irrigação
�Navegação
�Hidroeletricidade
�Conservação do meio ambiente
Escoamentos com superfície livre:Exemplos 1
Canal Pereira Barreto Rio Paraná
Artificial Natural
Escoamentos com superfície livre: Exemplos 2
Modelo Barragem Campim Branco Escada Peixe - UHE Santo Antônio
Escoamentos com superfície livre: Exemplos 3
Modelo Barragem 
Anta/Simplício
Barragem Anta/Simplício: em 
construção
Escoamentos com superfície livre: aplicações 
1
Canal com enrocamento no AHE de Anta/Simplício
Escoamentos com superfície livre: aplicações 
2
Canal escavado em montanha no AHE Anta/Simplício
Escoamentos com superfície livre: aplicações 
3
Rio: canal natural
Rio São Francisco, MG
Escoamentos com superfície livre: aplicações 4
Canal de Transposição das águas do Rio São Francisco
Escoamentos com superfície livre: aplicações 
5
Canal Transposição das águas do Rio São Francisco
Escoamentos com superfície livre: aplicações 
6
Aqueduto Águas Livres – Lisboa, Portugal
Escoamentos com superfície livre: aplicações
Aqueduto Pont du Guard, possui 2.000 anos, fica em Nimes, França
Escoamentos com superfície livre: aplicações 
8
Canal de adução: utilizado para o transporte de água às estações de tratamento 
e às turbinas para geração de energia
Escoamentos com superfície livre: aplicações
Canal de adução à casa de bombas do
sistema de irrigação do Baixo Nilo, Egito
Canal de irrigação
Escoamentos com superfície livre: aplicações 
9
Retificação e revestimento de calhas de rios: Rio Tietê, São Paulo
Escoamentos com superfície livre: aplicações
Canalização de rios e galerias
Escoamentos com superfície livre: aplicações
Galeria de esgoto, canalização destinada a conduzir água suja e 
dejetos para locais afastados. 
Escoamentos em Canais: Princípios Básicos
PRINCÍPIOS BÁSICOS
�Definição
�Linha de Energia
�Tipos de Escoamento
�Geometria dos Canais
�Distribuição da Velocidade
Escoamento livre x forçado
Escoamento livre Escoamento forçado•Tubulação completamente fechada
• Área circular preenchida completamente 
pelo líquido
• Líquido exerce pressão diferente da 
atmosférica
• Escoamento se estabelece por gravidade 
ou bombeamento
•Sempre existe um superfície livre 
sujeita à pressão atmosférica
•Seção pode ser fechada ou aberta
•Escoamento se processa principal-
mente pela força da gravidade devida 
à declividade ao longo do canal
•Distribuição hidrostática de pressão
Escoamento em canais é mais difícil de 
estudar?
� Rugosidade das paredes
� Geometria da seção (área, 
perímetro, altura d’água)
� Responsabilidade técnica
Apesar da hipotética semelhança, os 
escoamentos livres são mais complexos e 
com resolução mais sofisticada, 
pois as variáveis são interdependentes, 
com variação no tempo e no espaço.
Escoamento livre:
Escoamento forçado:
Linha do eixo da tubulação e plano horizontal 
de referência (conduto forçado)
z1
z2Plano Horizontal de Referência
1
2
Eixo
 da
 tubulação
Linha do eixo da tubulação e linha piezométria
(conduto forçado)
z1
z2
γ
1P
γ
2P
Plano Horizontal de Referência
Linha
 piezométrica
1
2
Eixo
 da
 tubulação
Linha piezométria e linha de energia (conduto 
forçado)
z1
z2
γ
1P
γ
2P
g
V
2
2
1
g
V
2
2
2
Plano Horizontal de Referência
Linha
 piezométrica
Linha
 de
 energia
1
2
Eixo
 da
 tubulação
Linha piezométria, linha de energia, plano de 
carga efetivo e perda de carga (conduto 
forçado)
z1
z2
γ
1P
γ
2P
g
V
2
2
1
g
V
2
2
2
hL
Plano Horizontal de Referência
Linha
 piezométrica
Linha
 de
 energia
Plano de Carga Efetivo
1
2
Eixo
 da
 tubulação
Linha do fundo do canal (conduto livre)
i
z1
z2
Plano Horizontal de Referência
1
2
Fundo
 do
 canal
Linha do fundo do canal e linha 
piezométria (conduto livre)
i
z1
z2
h1
h2
Linha
 piezométrica
 (Nível
 d’água)
Plano Horizontal de Referência
1
2
Fundo
 do
 canal
Linha piezométrica e linha de energia 
(conduto livre)
i
z1
z2
h1
h2
g
V
2
2
1
g
V
2
2
2
Linha
 piezométrica
 (Nível
 d’água)
Linha
 de
 energia
Plano Horizontal de Referência
1
2
Fundo
 do
 canal
Linha piezométrica, de energia, plano de 
carga efetivo e perda de carga (conduto 
livre)
i
z1
z2
h1
h2
g
V
2
2
1
g
V
2
2
2
Linha
 piezométrica
 (Nível
 d’água)
Linha
 de
 energia hL
Plano Horizontal de Referência
Plano de Carga Efetivo
1
2
Fundo
 do
 canal
Tipos de Escoamento em Condutos Livres
�O escoamento em canais podem ser classificados 
segundo o critério do tempo e da distância
TEMPO POSIÇÃO
Permanente
(Estacionário)
Não-permanente
(Variável)
Uniforme
Não-uniforme
(Variado)
Profundidade e Velocidade variam ou não 
com o tempo e/ou com a Posição
Escoamento Escoamento 
Permanente Permanente 
hV
A profundidade do líquido e a 
velocidade em um local qualquer 
PERMANECEM CONSTANTE
com o tempo
Escoamento Escoamento 
NãoNão--Permanente Permanente 
hV
Em uma determinada seção, 
a vazão e a profundidade 
VARIAM com o tempo
Escoamento Uniforme
h
h
V
V
V e h permanecem as mesmas 
em qualquer seção ao longo do canal
Escoamento Não-uniforme 
(Variado)
Rio Tietê, reservatório de Ibitinga
V e h variam ao longo do canal
Revestimento
Canal trapezoidal 
sem revestimento
Canal retangular 
com revestimento
Dúvidas ??
Ver prVer próóxima aulaxima aula
F I M F I M