Aula 2 ESCOAMENTO EM CONDUTOS FORÇADOS

Prévia do material em texto

Conceitos;
 Tipos de escoamento;
Velocidades altas e baixas;
Velocidades recomendadas;
 Equação de Bernoulli aplicada a fluidos reais;
Conceito
 Condutos forçados são tubulações em que a pressão interna é diferente da
atmosférica.
P ≠ Patm
P < Patm  Sucção
P > Patm  Adução
Exemplos:
-Adutoras
-Interligações entre reservatórios
-Redes de distribuição de água
-Instalações prediais de água 
-Tubulações de sucção e recalque de bombas
-Condutos que alimentam as turbinas nas usinas hidrelétricas, dentre outros
 Laminar
Quando as partículas movem-se ao longo de trajetórias bem definidas
Líquidos Muitos viscosos;
Baixas velocidades;
 Turbulento
As partículas movem-se em trajetórias irregulares
Líquidos com baixa viscosidade;
Caso da água.
VELOCIDADES BAIXAS E ALTAS
Velocidades Baixas: (U < 0,6 m/s)
Consequências
- Incrustações
- Retenção de ar na tubulação
- Baixa eficiência de escoamento 
para remoção de ar e outras 
partículas
- Podem provocar: cavitação 
- Golpe de aríete mais intenso
- Aumentam a perda de carga
Consequências
Velocidades Altas: (U >>> 0,6 m/s)
Área
Vazão
Perda de Carga
Umáx = 0,6 + 1,5.D ou U ≤ 3,5 m/s
Onde: D é o diâmetro interno da tubulação (m).Para Sistemas de Abastecimento de Água: 
Para Instalações Hidráulicas Prediais (NBR 5626/98): Umáx ≤ 3,0 m/s
• Velocidade: principal VARIÁVEL.
• Realizado a partir do critério de VAZÃO MÁXIMA / menor diâmetro possível: MAIOR ECONOMIA.
• O dimensionamento só estará completo após a verificação das pressões disponíveis.
DN DE (mm) DI (mm) Umáx (m/s) Qmáx (l/s)
50 60 54,6 0,68 1,6
75 85 77,2 0,72 3,4
100 110 100,0 0,75 5,9
150 170 156,4 0,83 16,0
200 222 204,2 0,91 29,7
250 274 252,0 0,98 48,8
300 326 299,8 1,05 74,1
400 429 394,6 1,19 145,8
500 532 489,4 1,33 251,0
Umáx = 0,6 + 1,5.D
D = diâmetro (m)
U = velocidade (m/s)
VARIA em função na natureza do conduto
Fluido escoa sem acelerar
A diferença de pressão força 
o fluido a escoar no tubo
Os efeitos viscosos oferecem a força de
resistência  equilibra a força
Devido à pressão
Equação da quantidade de movimento:
Decorrente da Lei da conservação da massa (massa que 
entra no tubo = massa que sai)
Q=A x V
A= área da seção do 
escoamento (m²)
U= Velocidade (m/s²)
Q= Vazão em (m³/s)
Equação da quantidade de movimento:
A equação de Bernoulli é utilizada para descrever o comportamento dos fluidos em movimento no
interior de um tubo. Ela recebe esse nome em homenagem a Daniel Bernoulli, matemático suíço que a
publicou em 1738.
TRAÇADO DAS CANALIZAÇÕES
Devido à topografia dos terrenos e das condições de instalações a
tubulação pode estar totalmente abaixo, coincidente ou acima, em alguns
pontos, da linha piezométrica.
TRAÇADO DAS CANALIZAÇÕES
 Traçado 1 (Tubulação totalmente abaixo da Linha Piezométrica)
- Conduto forçado (P/δ > Patm) em todo o seu perfil;
- Cuidados especiais nos pontos altos  Instalação de ventosas retirar o ar acumulado proveniente, DE GASES 
dissolvidos na água e do processo de enchimento da linha. REDUZ performance do escoamento;
- Cuidados especiais nos pontos baixos  Instalação de válvulas de descarga para promover a limpeza da tubulação.
OBS: Recomendado para 
instalação de adutoras por 
questões de segurança
Neste caso em qualquer ponto do
conduto a pressão será positiva e a
vazão de escoamento será igual a de
projeto.
 Traçado 2 (Tubulação coincide com a Linha Piezométrica Efetiva)
- Tubulação funciona como conduto livre (P = Patm) Nesse caso, a vazão do escoamento coincide 
com a calculada.
TRAÇADO DAS CANALIZAÇÕES
 Traçado 3 (Tubulação corta a LPE, mas fica abaixo do PCE – Plano de Carga
Estático)
OBS: Entre os pontos A e B  P/δ < Patm  Difícil evitar as bolsas de ar
(Risco de contaminação  pelas juntas ou caso ocorra rompimento neste local)
Ventosas comuns seriam prejudiciais, porque, nesses pontos, a pressão é inferior à
atmosférica.
Alternativa recomendável: construir caixa de transição (Reservatório) no ponto mais alto 
altera a posição da Linha Piezométrica,  Toda a tubulação localiza-se abaixo da LP,
sujeita a pressões positivas como no Traçado 1.
OBS: O acúmulo de ar 
formando bolhas, reduz a 
vazão escoada. 
 Escoamento torna-se 
irregular.
TRAÇADO DAS CANALIZAÇÕES
 Traçado 4 (Tubulação corta a LPE e o PCE – Plano de Carga Estático)
- Trata-se de um sifão que funciona em condições precárias, exigindo escorva quando 
entra ar na canalização.
- A água não atinge por gravidade o trecho acima do NA no reservatório R1
- O escoamento só é possível após o enchimento da tubulação.
TRAÇADO DAS CANALIZAÇÕES
 Traçado 5 (Tubulação corta Linha Piezométrica Absoluta)
- Trata-se de um sifão funcionando nas piores condições possíveis. 
- Impossível o escoamento por gravidade.
- O fluxo só é possível se for instalada uma bomba para impulsionar o líquido até o ponto mais alto da 
tubulação.
TRAÇADO DAS CANALIZAÇÕES