Resumo escoamento Condutos Forçados

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HIDRÁULICA
DEFINIÇÃO
O termo “hidráulica” é utilizado atualmente para designar o conjunto de técnicas ligadas ao transporte de líquidos em geral, e da água em particular.
CLASSIFICAÇÃO DOS ESCOAMENTOS
Uma classificação geral básica, diz respeito à pressão reinante no conduto, podendo ser o escoamento forçado ou livre.
FORÇADO: Pressão é sempre diferente da atmosférica, sendo que o líquido ocupa toda a seção transversal. Portanto o conduto tem que ser fechado (Ex.: tubulações de sucção e recalque das bombas, rede de distribuição de água, adutoras);
LIVRE: Pressão na superfície do líquido é igual à atmosférica, podendo o conduto ser aberto (canal artificial, rio, calha) ou fechado(galerias de drenagem, redes de coleta de esgoto);
LINHA DE ENERGIA E PIEZOMÉTRICA
Considerações:
-Regime permanente;
-Escoamento uniforme;
-Perda de carga localizada desprezível; 
∆h
12
Aplicando a equação da energia entre os pontos 1 e 2 da tubulação tem-se que:
PERDA DE CARGA
Definição
Representa a dissipação de energia ocorrida no escoamento devido ao atrito, sendo classificada em perda de carga distribuída e localizada. Desta forma, a perda de carga total ao longo de uma canalização é o resultado da soma das perdas de carga ao longo dos trechos retilíneos (perda de carga contínua ou distribuída) com as perdas de carga nas conexões e peças especiais (perda de carga localizada).
Perda de carga distribuída 
Ocorre ao longo a tubulação devido ao atrito das paredes do tubo com o líquido, sendo função da viscosidade do fluido e da rugosidade interna do tubo.
Fórmulas de cálculo
Fórmula Universal
Obtida através de fundamentos teóricos e análise dimensional. O coeficiente de atrito (f) depende do Nº de Reynolds (NR) e da Rugosidade relativa (e/D); e - rugosidade absoluta (tabelado).
Esta fórmula também pode ser escrita em função da vazão que é um parâmetro de projeto hidráulico
 sendo 
onde:
L é o comprimento do encanamento em m;
v é a velocidade média do fluido em m/s;
D é o diâmetro da canalização em m;
f é o fator de atrito;
 é a perda de carga distribuída em m.
Fórmula Hazen Wilians
Equação empírica muito utilizada em saneamento. recomenda-se a sua utilização em tubos maiores do que 50mm, onde C – coeficiente de Hazen Wilians (Tabelado em função do material do tubo).
Perda de carga localizada
A Perda de energia localizada decorre das alterações verificadas no módulo e na direção da velocidade de escoamento. Usualmente, as canalizações apresentam peças especiais (válvulas, registros, medidores de vazão etc) e conexões (ampliações, reduções, curvas, cotovelos, tês etc) que pela sua forma geométrica e disposição elevam a turbulência, resultando em perdas de energia denominada de localizada. Sua determinação ocorre através de dois métodos, comprimentos equivalentes ou método dos coeficientes
VELOCIDADES RECOMENDAS NO ESCOAMENTO FORÇADO
Muitos problemas em tubulação estão associados às velocidades dos escoamentos
Problemas de baixa velocidade (v<0,6m/s)
Deposição de sedimentos na parede do tubo
Retenção de ar na tubulação
Maiores custos com tubulação
Problemas de alta velocidade (v>3,5m/s)
Aumento da perda de carga
Aumento de ruídos, vibrações e choques mecânicos
Maiores custos com manutenção
Velocidades máximas usuais para sistemas de abastecimento de água
D é o diâmetro interno da tubulação (m)
Vmax é a velocidade máximas de escoamento (m/s)
Para instalações hidráulicas prediais (Norma NBR 5626/98)
ANÁLISE DAS PRESSÕES NO ESCOAMENTO
No escoamento forçado, a análise das pressões mínima e máxima é muito importante para o dimensionamento da tubulação e para garantir o fornecimento de água aos pontos de consumo.
Pressão estática
Corresponde à pressão da água dentro da tubulação quando ela está parada, ou seja, não há escoamento. Seu valor é medido através do desnível entre o reservatório e o ponto em análise.
Pressão dinâmica
É a pressão verificada quando a água está em movimento, ou seja, escoando. Seu valor é igual à pressão estática no ponto menos as perdas de carga (distribuída e localizada).
Pressão de serviço ou nominal
Corresponde à pressão máxima que se pode aplicar a uma tubulação. É o resultado da soma da pressão estática máxima mais a sobre-pressão (golpe de aríete).
Classe de pressão das tubulações
Através de catálogos de fabricante, obtém-se as principais classes de pressão utilizadas em hidráulica para saneamento. 
CLASSE 12 = Pressão nominal de 0,6Mpa (60m.c.a.);
CLASSE 15 = Pressão nominal de 0,75Mpa (75m.c.a.);
CLASSE 20 = Pressão nominal de 1,0Mpa (100m.c.a.);
TRAÇADO DAS TUBULAÇÕES
Tipos de traçados
Tubulação totalmente abaixo da L.P.→ Carga de pressão sempre positiva, caracterizando escoamento em conduto forçado. Utilizado em projetos de adutoras de água;
Tubulação coincidente com a L.P. → Carga de pressão efetiva igual a zero, atuando apenas a pressão atmosférica, caracterizando escoamento livre. Utilizado em projetos de canais e galerias de drenagem de água;
Tubulação corta L.P. → O trecho acima da L.P. fica sujeito à carga de pressão negativa, devendo ser evitado pois em caso de rompimento da tubulação neste trecho ocorre contaminação da água;
Tubulação corta o Plano de Carga estático→O escoamento somente é possível após o enchimento da tubulação através de estrutura hidráulica(Sifão);
Tubulação corta a Linha de Pressão Absoluta→O escoamento somente é possível se for instalada uma bomba para conduzir a água até o ponto mais alto;
Prof. Leonardo