Conteúdo Programático de Hidráulica

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HIDRÁULICA 
Profª Drª Nayára Bezerra Carvalho 
Engenheira Ambiental 
Mestre e Doutora em Engenharia de Processos 
 
AULA 3. 
 
Aracaju, 2018 
1 
EMENTA FT 
4. CONTEÚDO PROGRAMÁTICO 
 
UNIDADE I 
1. Hidráulica 
2. Definições 
3. Grandezas e unidades 
4. Pressão e empuxo 
5. Corpos flutuantes 
6. Aplicações do Teorema de Bernoulli 
7. Hidrometria 
 
UNIDADE II 
1. Estações elevatórias, bombas e linha de recalque 
2. Bombas 
3. Estações elevatórias 
4. Linhas de recalque 
5. Cavitação 
6. Golpe de aríete 
7. Condutos livres 
2 
Hidráulica 
Profª Drª Nayára Bezerra Carvalho 
EMENTA 
BIBLIOGRAFIA BÁSICA 
• CREDER, Hélio. Instalações hidráulicas e 
sanitárias. 6. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2012. 
• HOUGHTALEN, R. J. Engenharia hidráulica. 4. ed. 
São Paulo, SP: Pearson Education do Brasil, 2012. 
• MELO, Vanderley de Oliveira; AZEVEDO NETTO, 
José Martiniano de. Instalações prediais 
hidráulico-sanitárias. 7. reimpr. São Paulo, SP: E. 
Blücher, 2012. 
 
 
 
3 
Hidráulica 
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Livros Recomendados 
• Hidráulica Básica - Rodrigo 
Porto - 4ª Edição. 
4 
• Fundamentos de Engenharia Hidráulica / 
Márcio Benedito Baptista, Márcia. Maria 
Lara Pinto Coelho. - 3. ed. 
METODOLOGIA DE AVALIAÇÃO 
Prova 
Contextualizada 
(80%) 
ME 
(20%) 
UP1 ou UP2 
5 
Hidráulica 
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Atividades 
em sala! 
MEDIDA DE EFICIÊNCIA 
6 
Hidráulica 
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CRONOGRAMA MEDIDA DE EFICIÊNCIA - Hidráulica 
Disciplina 
Código da 
Turma 
Unidade Data da ME Conteúdo Valor Prazo de entrega 
Hidráulica 
N01 Eng 
Ambiental 
UNIDADE I 
12/mar 
Conceitos de fluido e 
estática - Acidente da 
barragem Mariana 
1,0 pontos Feito em Sala 
26/mar Hidrometria 1,0 pontos 
Relatório - 1 semana 
depois do 
experimento via 
Google Classroom 
UNIDADE II 
07/mai Trabalho - Bombas 1,0 ponto Apresentação em sala 
28/mai 
Dimensionamento de 
Estação elevatória, 
Golpe de Ariete e 
Cavitação 
1,0 ponto Feito em sala 
AS DATAS DAS MEDIDAS DE EFICIÊNCIA PODEM SOFRER ALTERAÇÕES DE ACORDO COM O ANDAMENTO DOS CONTEÚDO. 
MEDIDA DE EFICIÊNCIA 
7 
Hidráulica 
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CRONOGRAMA MEDIDA DE EFICIÊNCIA - Hidráulica 
Disciplina 
Código da 
Turma 
Unidade Data da ME Conteúdo Valor Prazo de entrega 
Hidráulica 
E02 - Civil 
Noite 
UNIDADE I 
13/mar 
Conceitos de fluido e 
estática - Acidente da 
barragem Mariana 
1,0 pontos Feito em Sala 
27/mar Hidrometria 1,0 pontos 
Relatório - 1 
semana depois do 
experimento via 
Google Classroom 
UNIDADE II 
15/mai Trabalho - Bombas 1 ponto 
Apresentação em 
sala 
05/jun 
Dimensionamento de 
Estação elevatória, 
Golpe de Ariete e 
Cavitação 
1 ponto Feito em sala 
AS DATAS DAS MEDIDAS DE EFICIÊNCIA PODEM SOFRER ALTERAÇÕES DE ACORDO COM O ANDAMENTO DOS CONTEÚDO. 
MEDIDA DE EFICIÊNCIA 
8 
Hidráulica 
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CRONOGRAMA MEDIDA DE EFICIÊNCIA - Hidráulica 
Disciplina 
Código da 
Turma 
Unidade Data da ME Conteúdo Valor Prazo de entrega 
Hidráulica 
E01 - Civil 
Noite 
UNIDADE I 
14/mar 
Conceitos de fluido e 
estática - Acidente da 
barragem Mariana 
1,0 pontos Feito em Sala 
28/mar Hidrometria 1,0 pontos 
Relatório - 1 semana 
depois do 
experimento via 
Google Classroom 
UNIDADE II 
09/mai Trabalho - Bombas 1 ponto 
Apresentação em 
sala 
06/jun 
Dimensionamento de 
Estação elevatória, 
Golpe de Ariete e 
Cavitação 
1 ponto Feito em sala 
AS DATAS DAS MEDIDAS DE EFICIÊNCIA PODEM SOFRER ALTERAÇÕES DE ACORDO COM O ANDAMENTO DOS CONTEÚDO. 
MEDIDA DE EFICIÊNCIA 
9 
Hidráulica 
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CRONOGRAMA MEDIDA DE EFICIÊNCIA - Hidráulica 
Disciplina 
Código da 
Turma 
Unidade Data da ME Conteúdo Valor Prazo de entrega 
Hidráulica 
E03 - Civil 
Manhã 
UNIDADE I 
15/mar 
Conceitos de fluido e 
estática - Acidente 
da barragem 
Mariana 
1,0 pontos Feito em Sala 
05/abr Hidrometria 1,0 pontos 
Relatório - 1 
semana depois do 
experimento via 
Google Classroom 
UNIDADE II 
10/mai Trabalho - Bombas 1 ponto 
Apresentação em 
sala 
24/mai 
Dimensionamento 
de Estação 
elevatória, Golpe de 
Ariete e Cavitação 
1 ponto Feito em sala 
AS DATAS DAS MEDIDAS DE EFICIÊNCIA PODEM SOFRER ALTERAÇÕES DE ACORDO COM O ANDAMENTO DOS CONTEÚDO. 
10 
Hidráulica 
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DIMENSÕES E UNIDADES 
ATIVIDADE! 
11 
Hidráulica 
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ATIVIDADE! 
12 
Hidráulica 
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ATIVIDADE! 
13 
Hidráulica 
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ATIVIDADE! 
14 
Hidráulica 
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ATIVIDADE! 
15 
Hidráulica 
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ATIVIDADE! 
16 
Hidráulica 
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ATIVIDADE! 
17 
Hidráulica 
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ATIVIDADE! 
18 
Hidráulica 
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ATIVIDADE! 
19 
Hidráulica 
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ATIVIDADE! 
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Hidráulica 
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PROPRIEDADES DO FLUIDO ÁGUA 
21 
Hidráulica 
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DEFINIÇÃO DE FLUIDO ÁGUA 
• Substância que se deforma continuamente sob a ação de 
tensões de cisalhamento, forças tangenciais, por menores 
que sejam elas. 
 
 
22 
Hidráulica 
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PROPRIEDADE DO FLUIDO - MASSA ESPECÍFICA OU 
DENSIDADE ABSOLUTA 
 
 
 
23 
 
 
 
Fig.: Massa específica em um ponto. 
Representa a relação entre a 
massa de uma determinada 
substância e o volume ocupado 
por ela. 
PROPRIEDADE DO FLUIDO - MASSA ESPECÍFICA OU 
DENSIDADE ABSOLUTA 
 
 
 
24 
 
 
 
Hidráulica 
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PROPRIEDADE DO FLUIDO - DENSIDADE RELATIVA 
25 
Para líquidos a referência adotada é a água a 4ºC: 
Para gases a referência adotada é o ar atmosférico a 0ºC: 
referência
substânciad



Hidráulica 
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PROPRIEDADE DO FLUIDO - PESO ESPECÍFICO 
26 
 
 
 
De acordo com a 2ª Lei de Newton: 
= 
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PROPRIEDADE DO FLUIDO - PESO ESPECÍFICO 
27 
 
 
 
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PROPRIEDADES DO FLUIDO – PRESSÃO 
28 
• É a relação entre a força normal que age contra uma superfície plana e a área 
desta superfície 
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PROPRIEDADES DO FLUIDO - TENSÃO 
29 
• Forças de superfície agindo sobre uma partícula fluida 
geram tensões. 
 
 
 
 
μ = coeficiente de viscosidade absoluta ou dinâmica 
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PROPRIEDADES DOS FLUIDOS – VISCOSIDADE 
30 
Princípio da aderência. 
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Viscosidade Dinâmica (µ) 
 
- Força por unidade de área necessária 
ao arrastamento de uma camada de um 
fluido em relação à outra camada do 
mesmo fluido; refere-se à resistência das 
moléculas ao deslizamento entre as 
mesmas, sendo bastante influenciada 
pela temperatura. 
 
 
 
PROPRIEDADES DOS FLUIDOS – VISCOSIDADE 
31 
 vA
yF
μ



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Viscosidade Cinemática (ʋ) 
 
 
- Razão entre a viscosidade dinâmica e 
a massa específica do fluído; 


μ

PROPRIEDADES DOS FLUIDOS – VISCOSIDADE DINÂMICA 
32 
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PROPRIEDADES DOS FLUIDOS – VISCOSIDADE CINEMÁTICA 
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VISCOSIDADE DA ÁGUA versus TEMPERATURA 
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PROPRIEDADES DA ÁGUA 
 
 
 
35 
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PROPRIEDADES DO FLUIDO – COMPRESSIBILIDADE 
• Refere-se à redução do volume da 
substância, sob a ação de pressão externa 
ou à variação do peso específico, em 
relação à variação da pressão. 
• O inverso da compressibilidade (1/) é a 
elasticidade. 
 
36 
ONDE: 
α é o coeficiente de compressibilidade, 
V é o volume inicial, 
dp é a variação de pressão. 
 
 
 
dV= -  V dp 
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Normalmente, a 
compressibilidade da água é 
considerada apenas no 
problema de cálculo do 
golpe de aríete. 
GOLPE DE ARIETE 
• O Golpe de Aríete (water hammer em 
inglês - martelo d’água) é a variação de pressão que 
ocorre nos encanamentos, sempre que há passagem 
do movimento permanente para movimento não-
permanente, devido à variação brusca da velocidade 
de escoamento. 
 
 
37 
Regimes 
38 
 Golpe de Aríete 
39 
Consequências: 
-Som (Ruídos ou marteladas); 
- Rompimento das tubulações causadas pelas ondas 
de sobrepressão; 
-Estrangulamento das tubulações causadas pelas 
ondas de depressão. 
Objetivo da análise do fenômeno – Golpe de Aríete 
• Quantificar os efeitos; 
• Adotar medidas preventivas cabíveis que possa evitar 
a ruptura de tubulações sobrepressão; 
• Evitar a avaria de bombas e colapsos de tubos; 
• Conhecer os efeitos do golpe para projetos de 
tubulações com espessuras de parede perigosamente 
reduzidas ou economicamente elevadas. 
40 
(100, 150 e 200 m c.a.) 
PROPRIEDADES DO FLUIDO – PRESSÃO 
42 
Hidráulica 
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PROPRIEDADES DO FLUIDO – PRESSÃO DE VAPOR 
43 
Os líquidos atingem o estado de vapor com a 
elevação da temperatura ou com a redução da 
pressão (pressão negativa ou tensão). 
 
Se o líquido está em um recipiente fechado, as 
moléculas de vapor vão acumulando-se sobre o 
mesmo, até atingirem a saturação (pressão de 
saturação), exercendo uma pressão – pressão de 
vapor. Hidráulica 
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44 
Hidráulica 
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A pressão de vapor 
aumenta com a pressão 
e temperatura. 
PROPRIEDADES DO FLUIDO – PRESSÃO DE VAPOR 
HIDROSTÁTICA 
45 
Hidráulica 
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HIDROSTÁTICA 
• A estática dos fluidos é a ramificação da mecânica dos 
fluidos que estuda o comportamento de um fluido em uma 
condição de equilíbrio estático. 
 
 
46 
S.I. → MKS → [P] = N/m2 = kg/m.s2 = Pa 
 CGS → [P] = dyna/cm2 =g/cm.s2 = bária 
 Ingleses → [P] = lbf/in2 ≡ psi 
 [P] = lbf/ft2 
 
 outros → kgf/cm2; atm 
Área
P
Força

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LEI DE PASCAL 
• “A pressão exercida num ponto no interior de um fluido 
transmite-se com a mesma intensidade em todas as direções”. 
 
 
 
 
47 
Hidráulica 
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• A grandeza PRESSÃO é semelhante à 
TENSÃO DE CISALHAMENTO. A única 
diferença e o sentido da aplicação da 
forca em relação a superfície. 
 
• Os fluidos estáticos não admitem esforços 
tangenciais (pela definição, entrariam em 
movimento). Portanto, só podem existir 
esforços normais. 
LEI DE PASCAL 
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Hidráulica 
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LEI DE STEVIN 
• Segundo Stevin, “a variação da pressão entre dois pontos (p1-p2) no interior de 
uma massa fluida em repouso é igual ao peso da coluna de base unitária desse 
fluido entre os pontos considerados”. Ou seja, “é igual ao produto da diferença 
de profundidade e o peso específico”. 
 
 
 
49 
Hidráulica 
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Sendo Po = Patm 
LEI DE STEVIN 
50 
Hidráulica 
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LEI DE STEVIN 
• EQUAÇÃO GERAL DA HIDROSTÁTICA: 
 
 
• A altura de carga h pode ser interpretada como a altura de uma coluna 
de líquido de peso específico γ necessária para manter uma diferença 
de pressão P – Patm: 
51 
Hidráulica 
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LEI DE STEVIN 
• O formato do recipiente não importa. 
 
• A pressão dos pontos no mesmo nível é a mesma. 
 
 
 
52 
Hidráulica 
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LEI DE STEVIN 
• No teorema de Stevin para fluidos incompressíveis, não 
interessa a distância entre os pontos e sim a cotas entre 
eles (h). 
 
• Nos gases com pequeno peso específico e pequena 
diferença entre as cotas deve-se desprezar a diferença de 
pressão entre eles. 
 
 
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Hidráulica 
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Escalas de Pressão 
• Para expressar a pressão de um fluido podemos utilizar duas escalas: 
 
• Pressão absoluta: pressão em relação ao vácuo absoluto 
*tem como zero a ausência absoluta de pressão 
 
• Pressão manométrica: pressão em relação à pressão atmosférica 
*tem como zero o valor da pressão atmosférica: 1 bar; 10,33 mca 
 
P absoluta = P manométrica + P atm local 
 
54 
Hidráulica 
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Escalas de Pressão 
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Hidráulica 
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Hidráulica 
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DIMENSÕES E UNIDADES 
S.I. → MKS → [P] = N/m2 = kg/m.s2 = Pa 
 CGS → [P] = dyna/cm2 =g/cm.s2 = bária 
 Ingleses → [P] = lbf/in2 ≡ psi 
 [P] = lbf/ft2 
 
 outros → kgf/cm2; atm 
Medidores de Pressão 
57 
Hidráulica 
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Piezômetro, manômetro em U, manômetro 
diferencial e manômetro tipo Bourbon. 
 
Medidores de Pressão 
58 
Hidráulica 
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A maioria dos medidores utilizam a lei de Stevin, ou seja, uma coluna de 
líquido como meio indireto para a determinação da pressão. 
Manômetro de Bourdon 
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•Manômetro Metálico ou de Bourdon – mecânico ou digital 
P = P1 – P2 
Hidráulica 
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Manômetros 
60 
Piezômetro 
Tubo U aberto 
Tubo U em 
tubulações 
Manômetros diferenciais Hidráulica 
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Piezômetro 
61 
Hidráulica 
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- Manômetro bastante simples; 
 
- O tubo transparente (plástico ou vidro) é 
inserido no ponto onde se quer medir a 
pressão; 
 
- A altura da água no tubo corresponde à 
pressão, e o líquido indicador é o próprio 
fluído da tubulação onde está sendo 
medida a pressão. 
Manômetro em Tubo U 
62 
Hidráulica 
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- Possibilita a tomada de pressões 
negativas; 
 
- Consiste em um tubo transparente, 
utilizado para medir a carga hidráulica; 
 
- Pode conter ou não um fluido 
manométrico. 
 
Manômetro em Tubo U 
63 
Hidráulica 
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- Para cada configuração de manômetro é possível obter uma equação 
manométrica igualando os pontos de mesma pressão (Lei de Stevin) ou 
pela regra geral da manométrica (desce positivo e sobe negativo). 
Manômetro Diferencial 
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Hidráulica 
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- Utilizado para medir a diferença de pressão entre dois 
pontos, seja reservatórios ou tubulações. 
 
- O fluido manométrico deve ser imiscível com o fluido da 
tubulação, onde será medida a diferença de pressão. 
 
- Os dois lados do manômetro estão conectados com os 
pontos onde se deseja medir a diferença de pressão.Manômetro Diferencial 
 
65 
Manômetro Diferencial 
66 
Hidráulica 
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Aplicação 
67 
Aplicação 
68 
Variação da Pressão e ρ com a altitude 
69 
𝑃(𝑦) = 𝑃0𝑒
−
𝜌0
𝑃0
𝑔 𝑦
 
A Pressão atmosférica a uma 
altitude y é: 
P 
P0 
y 
A densidade do ar também 
decai exponencialmente com 
a altitude y : 
𝜌(𝑦) = 𝜌0𝑒
−
𝜌0
𝑃0
𝑔 𝑦
 
ρ 
ρ0 
y Hidráulica 
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Variação da Pressão e ρ com a altitude 
• Quanto maior a altitude, mais rarefeito 
(menos denso) será o ar e menor será a 
altura de camada de ar atuando sobre a 
superfície líquida. 
 
70 
Hidráulica 
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71 
Hidráulica 
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Questão Desafio 
• O departamento de engenharia da NIH Corporation está avaliando um sofisticado sistema a laser, de 
$ 80000,00, para medir a diferença entre os níveis de água de dois grandes tanques de 
armazenagem. É importante que pequenas diferenças sejam medidas com precisão. Você como 
engenheiro da área de instrumentação sugere que esta tarefa seja feita por um arranjo de 
manômetro de apenas $200,00, conforme mostrado na Figura. Para isto, um óleo menos denso que a 
água deve ser usado para fornecer uma ampliação de 10:1 do movimento do menisco. Sendo que 
uma pequena diferença de nível, entre os tanques, provocará uma deflexão 10 vezes maior nos níveis 
de óleo do manômetro. Determine a densidade relativa do óleo requerida para uma ampliação 10:1 
(L/∆h): 
 
 
 
 
 
72 
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA 
• CREDER, Hélio. Instalações hidráulicas e sanitárias. 6. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 
2012. 
• HOUGHTALEN, R. J. Engenharia hidráulica. 4. ed. São Paulo, SP: Pearson Education 
do Brasil, 2012. 
• MELO, Vanderley de Oliveira; AZEVEDO NETTO, José Martiniano de. Instalações 
prediais hidráulico-sanitárias. 7. reimpr. São Paulo, SP: E. Blücher, 2012. 
• WHITE F.M. Mecânica dos Fluidos. 6. ed. Porto Alegre: AMGH, 2011, 890 p. 
• ÇENGEL, Y. A.; Cimbala, J. M. Mecânica dos fluidos: fundamentos e aplicações. São 
Paulo: McGraw-Hill, 2007, 816 p. 
• Notas de aula. 
73 
Hidráulica 
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OBRIGADA! 
nayara.bezerra@souunit.com.br 
"Pensamos demasiadamente e sentimos muito pouco… 
Necessitamos mais de humildade que de máquinas. 
Mais de bondade e ternura que de inteligência. 
Sem isso, a vida se tornará violenta e tudo se perderá." 
Charles Chaplin 
 
“Vista-se de caráter e dignidade para enfrentar os desafios” 
 
 
74 
Hidráulica 
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