AULA 1 PARTE II Noções Introdutorias de Hidráulica

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Centro Universitário de Goiás 
Uni-ANHANGUERA 
Professor: Msc. Thiago H. Arbués Botelho
Disciplina: Hidráulica 
1º Encontro: 
1. Noções introdutórias
Apresentação
 Noções introdutórias.
 Conceito de Hidráulica.
 Movimentos laminares e turbulentos. 
 Número de Reynolds.
 Classificação dos movimentos.
Conceito de Hidráulica
 Também chamada de “ciência dos 
coeficientes”
 A palavra vem do GREGO: hydor = água / 
aulos = tubo,condução
Sig. Etimológico: condução de água
 É o estudo do comportamento da água e 
de outros líquidos, quer em repouso, quer 
em movimento. 
 É responsável pelo conhecimento 
das leis que regem o transporte, a
conversão de energia, o controle do
fluido agindo sobre suas variáveis 
(pressão, vazão, temperatura, 
viscosidade, etc.).
Noções introdutórias
Noções introdutórias
 Divisão: 
 1. Hidráulica Geral (Mecânica dos fluidos)
 Hidrostática, Hidrocinemática e 
Hidrodinâmica
 2. Hidráulica Aplicada: Urbana, Rural e 
instalações prediais
 Urbana: Sistemas de abastecimento de água, 
esgotamento sanitário, drenagem pluvial e 
canais. 
 Histórico: aquedutos em Roma, Arquimedes, Hero, 
Leonardo da Vinci, Galileu, Torricelli, Daniel 
Bernoulli, Venturi, Bidone. 
• A base obtida nesta disciplina será 
importante no desenvolvimento das
próximas:
• Instalações Prediais, Hidrologia e Recursos 
Hídricos, Projetos de Edifícios, Sistemas 
Ambientais, Sistemas Hidráulicos Urbanos, 
Tratamento de Águas de Abastecimento.
Hidráulica
Unidades
Lei no 63.233 de 12/09/1968, obrigatório o uso do Sistema 
Internacional, SI, conforme tabela sucinta abaixo:
Alguns símbolos utilizados
Unidades muito usadas
 Unidades de pressão:
1 atm = 101.396 Pa = 10.336 kgf/m2 = 1,034 kgf/cm2 = 760 
mmHg = 10,33 mca
 Unidades de vazão:
1 m3/s = 3.600 m3/h = 1.000 L/s = 3.600.000 L/h
 Exercício:
Transformar 0,015 m3/s para m3/h, L/s e L/h.
Resposta: 54 m3/h, 15 L/s e 54.000 L/h
 Massa específica
 Peso específico
 Viscosidade dinâmica
 Viscosidade cinemática
 Pressão de vapor
 Pressão
 Temperatura 
 Vazão
 Velocidade 
 Rugosidade do material 
 Diâmetro e comprimento 
Variáveis: 
CURSO DE HIDRÁULICA
PERDA DE CARGA
Propriedades dos fluidos
 Pressão de vapor (tensão de vapor)
 A pressão na superfície, quando o líquido
evapora. Varia com a temperatura.
Massa específica 
Viscosidade ou atrito 
interno 
 É a propriedade responsável pela resistência dos fluidos à 
deformação
 Viscosidade dinâmica (coeficiente)
Viscosidade cinemática
1. Condutos Forçados:
São aqueles onde o fluido apresenta um
contato total com suas paredes internas.
Conduto forçado: seção transversal circular.
Classificação básica dos condutos
Ex.:
Canalizações prediais de água
quente e fria;
Canalizações de distribuição de
água na cidade
CONDUTOS FORÇADOS: Conduto no qual o
líquido escoa sob pressão
atmosférica.
diferente da
As canalizações devem resistir a pressãointerna.
2. Condutos Livres
O fluido apresenta um contato apenas
parcial com suas paredes internas;
Neste tipo de conduto observa-se sempre
uma superfície livre, onde o fluido está em
contato com o ar atmosférico;
Os condutos livres são geralmente
denominados de canais, os quais podem ser
abertos ou fechados.
Condutos Livres:
CURSO DE HIDRÁULICA
HIDRODINÂMICA
ESCOAMENTO DOS FLUIDOS, EQUAÇÃO DE 
BERNOULLI E 
PERDA DE CARGA
Exemplos: 
Canalizações de esgoto prediais;
Canalizações de águas pluviais prediais;
Canalizações de esgoto sanitário de uma
cidade;
Canais de irrigação.
Em 1883 Osborne Reynolds realizou um experimento
pelo qual descobriu a existência de 2 tipos de
escoamento.
Movimentos laminares e 
turbulentos
Regimes de Escoamento 
 Dois tipos principais de movimento:
 Regime laminar (tranquilo ou lamelar)
 Regime turbulento (agitado ou hidráulico) – movimento 
desordenado das partículas. 
• Experiência de Reynolds (Osborne Reynolds – 1883)
a) Movimento laminar (baixas velocidades)
b) Movimento de transição (velocidades médias)
c) Movimento turbulento (altas velocidades)
Re < 2000 Re < 500
2000 <Re < 4000 500 < Re < 
1000
Re > 4000 Re > 1000
Conduto Forçado Conduto Livre
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CURSO DE HIDRÁULICA
HIDRODINÂMICA
ESCOAMENTO DOS FLUIDOS, EQUAÇÃO DE 
BERNOULLI E 
PERDA DE CARGA
• Classificação Quanto TURBULÊNCIA (Direção e 
Trajetória da Partícula)
Definido pelo Número de Reynolds





1
1
2
23 ..
.
..
...
..
..
..
.
eViscosidad de Forças
Inércia de Forças
Re











TLL
L
TL
L
TLL
y
U
A
acelVol
y
U
A
acelm
Fv
Fi
ν
U.L
Re 
onde: 
L = dimensão linear característica da seção transversal;
Forçado; Tubulação circular  L = Diâmetro (m)
Canais livres  L = 4*Raio Hidráulico
(Rh = A/P) (m)
U = Velocidade média do escoamento (m/s);
 = Viscosidade cinemática da água (m2/s)
Volm
Vol
m
. 




 
1
Número de Reynolds
EXEMPLO 1 hora – 3600 s -> 24 h = 24x
3600 = 86.400 seg.
CLASSIFICAÇÃO DOS MOVIMENTOS
1. Movimento permanente:
 Força, velocidade e pressão 
são função exclusiva do ponto 
e independem do tempo. 
 A (Q) é constante em um ponto 
da corrente.
2. Não permanente: mudam 
ponto a ponto e em função do 
tempo.
CLASSIFICAÇÃO DOS MOVIMENTOS
 O movimento 
permanente é 
uniforme quando a 
velocidade média 
permanece constante 
ao longo da corrente.
 As seções transversais 
são iguais
 Quando ocorre 
enchentes – se a 
vazão alterar 
(movimento não 
permanente). 
 Diz-se que um movimento é permanente 
quando as partículas que se sucedem em um 
mesmo ponto apresentam, nesse ponto, a 
mesma velocidade, possuem a mesma massa 
específica e estão sujeitas à mesma pressão. 
• Classificação Quanto à Variação no Tempo
A) Regime Permanente
• As características do escoamento em cada ponto da coluna
d’água (na seção) não variam com o tempo.
• Assim, pode-se considerar que a velocidade, a pressão, a massa
específica, etc. não variam com o tempo em uma mesma seção.
Exemplo: Trecho de um curso d’água onde não há 
aporte ou retirada de água 
• Classificação Quanto à Variação no Tempo
B) Regime não Permanente
• Há variações das características do escoamento com o tempo.
0;0;0;0 











t
Q
tt
p
t
U 
Exemplo: Trecho de um curso d’água onde há aporte ou retirada de 
água, foz de rios, etc. 
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CURSO DE HIDRÁULICA
HIDRODINÂMICA
ESCOAMENTO DOS FLUIDOS, EQUAÇÃO DE 
BERNOULLI E 
PERDA DE CARGA
• Classificação Quanto à Variação no Espaço
A) Escoamento Uniforme
• O vetor velocidade é constante em
módulo, direção e sentido ao longo
do trecho estudado, ou:
0


S
U

Não há variação no 
espaço.
Exemplo:
a) Condutos de seção constante em toda 
extensão;
b) Adutoras;
c) Canais prismáticos com altura da 
lâmina d’água constante
B) Escoamento não Uniforme
• O vetor velocidade varia no 
espaço.
0


S
U

Condutos com 
diâmetros e seções 
variáveis ou com 
declividade variável.
U1
U2
40
• No escoamento de fluidos incompressíveis em regime
permanente, a vazão em volume, ou simplesmente a
vazão, que passa através de qualquer seção do tubo de
corrente é constante.
•De forma genérica:
Q = A1 v1 = A2 v2 = constante
Q=AU, onde:
U=velocidademédia
• Equação da continuidade
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HIDRODINÂMICA
ESCOAMENTO DOS FLUIDOS, EQUAÇÃO DE 
BERNOULLI E 
PERDA DE CARGA
Teorema de Bernoulli para líquidos perfeitos 
 Decorre da aplicação da equação de Euler aos fluidos
sujeitos à ação da gravidade (líquidos), em movimento
permanente.
 Investiga apenas as 
forças que produzem
trabalho,
 Variação da energia
cinética e
 Líquido incompressível
Teorema de Bernoulli (simplificado) 
Princípio da conservação da energia
Cada um dos termos da equação representa uma forma de 
energia
Cada um desses termos pode ser expresso 
em membros, constituindo o que se 
denomina carga: 
• A energia total é composta por três energias parciais:
• Energia Cinética  (depende da velocidade do fluído)
• Energia estática  (depende da altura da coluna do 
fluído)
• Energia hidrostática  (depende da pressão do fluído)
• Equação de Bernoulli
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ESCOAMENTO DOS FLUIDOS, EQUAÇÃO DE 
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PERDA DE CARGA
• Equação de Bernoulli
A equação de Bernoulli é um caso particular da equação da
energia aplicada ao escoamento, onde adotam-se as
seguintes hipóteses:
• Escoamento em regime permanente
• Escoamento incompressível
• Escoamento de um fluido considerado ideal, ou seja, aquele onde a
viscosidade é considerada nula, ou aquele que não apresenta
dissipação de energia ao longo do escoamento
• Escoamento apresentando distribuição uniforme das propriedades
nas seções
• Escoamento sem presença de máquina hidráulica, ou seja, sem a
presença de um dispositivo que forneça, ou retira energia do fluido
• Escoamento sem troca de calor
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ESCOAMENTO DOS FLUIDOS, EQUAÇÃO DE 
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PERDA DE CARGA
• Equação de Bernoulli
• A energia presente em um fluido em escoamento sem troca
de calor pode ser separada em três parcelas:
• Energia de pressão (piezocarga);
• Energia cinética (taquicarga);
• Energia de posição (hipsocarga);
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ESCOAMENTO DOS FLUIDOS, EQUAÇÃO DE 
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PERDA DE CARGA
Teorema de Bernoulli: casos práticos
 Os fluidos reais (naturais) se afastam do modelo perfeito.
 A viscosidade e o atrito causam diferença – perda de energia: perda de 
carga (energia se dissipa sob forma de calor).
 Introduz-se um termo corretivo (hf) – perda de carga
W
P
zg
v
total
E  2
2
onde:
v = velocidade
p = pressão
z = altura em relação à 
linha de referência
W = peso específico 
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HIDRODINÂMICA
ESCOAMENTO DOS FLUIDOS, EQUAÇÃO DE 
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PERDA DE CARGA
Demonstrações Experimentais do Teorema de Bernoulli
 Froude (1875) – experiências do teorema de Bernoulli
 Canalização horizontal com diâmetro variável que parte de um 
reservatório com nível constante. 
 Os piezômetros indicam que a água sobe a alturas diferentes; 
nas seções de menor diâmetro, a velocidade é maior e, 
portanto, também é maior a carga cinética, resultando em 
menor carga de pressão. 
Perda de Carga