2016722_17236_Hidráulica_Orifícios.ppt

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Curso de Bacharel em Engenharia Civil
Disciplina: Hidráulica
Prof. Msc Herbert Torres
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Orifícios
Definição:
São perfurações ou aberturas, geralmente de forma geométrica, feita abaixo da superfície livre do líquido, em paredes de reservatórios, tanques, canais e canalizações.
A principal finalidade dos orifícios é medir e controlar vazões e esvaziamento de recipientes/ tanques. 
Fonte: http://efisica.if.usp.br
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2. Classificação
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3. Características do escoamento nos orifícios:
3.1 Coeficiente de velocidade:
 A velocidade de escoamento do líquido é afetada pela viscosidade do mesmo, sendo
 assim, deve ser corrigida pelo coeficiente de velocidade (Cv < 1).
 
Valor médio de Cv = 0,985 para água e outros fluídos com viscosidade semelhante.
3.2 Coeficiente de contração:
Valor médio de Cc = 0,62 para água e outros fluídos com viscosidade semelhante.
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3.3 Coeficiente de descarga:
Valor médio de Cd = 0,61 para água e outros fluídos com viscosidade semelhante.
3.4 Vazão:
Partindo da equação da continuidade, temos: Q = A.V , no caso Q = Ac.V I
Substituindo em I, temos: Q = Ac. II
Substituindo em II, temos: III
Substituindo em III, temos: 
Em que:
Q = Vazão, em m3/s;
A = Área do orifício em m2;
Cd = Coeficiente de descarga, adimensional;
H = Carga hidráulica, em m. 
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Orifícios afogados em paredes verticais:
Orifícios pequenos e livres:
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Escoamento em orifícios de dimensões grandes em relação a carga:
Sejam:
L : Largura do orifício;
Dh: Carga sobre um trecho
elementar, de espessura dh.
Carga do trecho elementar: 
Para obter a equação que descreve a vazão do orifício como um todo, deve – se
Integrar dQ entre os limites h2 e h1. Sendo assim, tem –se:
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Substituindo tem – se:
 
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3.5 Influência da contração da veia líquida:
Nos casos de orifícios abertos junto ao fundo ou nas paredes laterais a correção do
coeficiente de descarga é indispensável.
Orifícios retangulares:
 
 
 
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Orifícios circulares: 
Valores de K:
Orifício junto ao fundo: k = 0,25
Orifício junto ao fundo e uma parede lateral: k = 0,50 
3.6 Perda de Carga nos orifícios:
3.7 Tempo de esvaziamento de reservatórios:
Em que:
T = Tempo necessários para o esvaziamento do reservatório, em segundos;
AR = área do reservatório, em m2.
A = área do orifício, em m2.
H = Carga hidráulica, em metros;
G = Gravidade, 9,81 m/s2.
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1. Em uma fábrica encontra – se a instalação indicada no esquema abaixo, compreendendo dois tanques de chapas metálicas, em comunicação por um orifício circular de diâmetro d. Determine o valor máximo de d, para que não haja transbordamento no tanque. 
Exercícios:
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2. Em uma estação de tratamento de água (ETA), existem dois decantadores
5,50 x 16,50 m de base x 3,50 m de profundidade. Para fins de limpeza e reparo, 
Qualquer uma dessas unidades pode ser esvaziada por meio de uma comporta
 quadrada de lado igual a 0,30 m, instalada junto ao fundo. Determine a vazão
 inicial da comporta e determine o tempo necessário para o esvaziamento do 
decantador.
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 3. Determine a vazão de um orifício que está localizado junto ao fundo e a uma parede
 lateral de um tanque em aberto, conforme esquema abaixo:
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4. Uma represa, com nível de água na cota 545,00 m esta conectada a uma câmara de conservação e armazenamento de água, através de um orifício circular de 500 mm de diâmetro (d1). Essa câmara descarrega na atmosfera por outro orifício circular de 700 mm de diâmetro (d2), com centro na cota 530, 00. Após certo tempo, cria – se um regime permanente. Sabendo – se que os coeficientes de contração dos dois orifícios são iguais a 0,61 e os coeficientes de velocidade são iguais a 0,98, determine a vazão permanente e o nível de água x na câmara de conservação e armazenamento de água.
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Bibliografia:
AZEVEDO NETTO, J.M. de et al. Manual de hidráulica. São Paulo: Edgard Blucher, 2005.
BAPTISTA, M.B.; COELHO, M.M.L.P. Fundamentos de engenharia hidráulica. Belo Horizante: Editora UFMG, 2003.