Aula 1 - Introdução a Hidraulica

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21/2/2012
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Universidade Federal de Campina Grande
Centro de Ciências e Tecnologia Agroalimentar
Unidade Acadêmica de Ciências Agrárias
Introdução a Hidráulica
Disciplina: Hidráulica
Prof.: D.Sc. Marcos Eric
Hidráulica
• Origem do Nome
– Do Grego:
• hydor = água
• aulos = condução/aula/tubo
• O que estudar????
– Conceitos básicos e aplicações de hidrostática e hidrodinâmica
– Medições de vazões
– Escoamento em condutos abertos
– Escoamento nos encanamentos (condutos fechados)
– Elevação de água
– Motores e equipamentos hidráulicos 
Programa
• Unidade I: Conceitos básicos e aplicações de hidrostática 
e hidrodinâmica
– Propriedades dos fluidos: princípios fundamentais da hidrostátca
– Manometria
– Hidrodinâmica
– Vazão ou descarga
– Clasificação dos escoamentos
– Linhas de corrente e tubos de corrente
– Equação da continuidade
– Equação de Euler
– Equação de Bernoulli
– Aplicação do teorema de Bernoulli
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programa
• Unidade II: Escoamento nos encanamentos e condutos
– Hidráulica dos condutos forçados
• Fundamentos da perda de Carga
• Regime de escoamento
• Condutos lisos e rugosos
• Formula universal da perda de carga contínua
• Fórmulas práticas para cálculo das perdas de carga contínuas
• Perdas de carga localizadas em canalizações
• Linhas de carga e posição dos encanamentos
• Condutos equivalentes e sifões
– Hidráulica dos Escoamentos Livres
• Elementos geométricos e hidráulicos da seção transversal
• Variação de pressão e velocidade na seção transversal
• Energia específica
• Fator cinético e numero de Froud
• Regime de escoamento
• Perda de carga e fórmulas práticas
• Fator de resistência de Chezy
• Seção de máxima eficiência
Programa
• Unidade III: Medição de vazão
– Em bocais
– Em tubos curtos sujeitos a descarga livre
– Em condutos sob pressão
– Em condutos livres
Hidráulica
• Aplicações
– Dimensionamento de tubulações e canais
Qual o diâmetro da tubulação??
Qual a largura e altura do canal??
Qual a forma do canal??
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Hidráulica
• Por que estudar hidráulica?
– Para projetos ambientais
� Quantificação da bacia hidráulica
� Vazão
� Secção de fluxo
Programa
• Unidade IV: Elevação de água
– hidráulica dos sistemas de recalque
– Altura geométrica e manométricas
– Dimensionamento econômico de tubulações de bombeamento
– potência do conjunto moto-bomba
• Unidade V: Motores e Equipamentos Hidráulicos
– Peças e equipamentos usados em sistemas de bombeamento
– Tipos e classificação de bombas
– Cavitação
– Curvas características das tubulações e de bombas centrífugas
– Associações de bombas
Hidráulica
• Aplicações
– Dimensionamento de bombas
Qual a potência da bomba??
Qual Tipo de bomba, rotor etc.??
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Hidráulica
• Por que estudar hidráulica?
– Para projetos ambientais
Escassez quantitativa Escassez qualitativa
Carnaubais - RN
Hidráulica
• Por que estudar hidráulica?
– Para abastecimento de residências
Hidráulica
• Por que estudar hidráulica?
– Para fins de irrigação
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• Avaliação
– Freqüência e participação dos alunos nas discussões
– Relatórios de aulas práticas e viagens técnicas
– Provas escritas.
• BIBLIOGRAFIA
– AZEVEDO NETO, J.M.; ALVAREZ, G.A. Manual de Hidráulica. 7ª Ed. 
São Paulo: Edgard Blucher Ltda, 1982.
– EURICO, T.N. Curso de Hidráulica aplicada. Editora Globo. Rio de 
janeiro, 1982
– PORTO, R.M. Hidráulica Básica. 2ª Ed. São Carlos: EESC-USP, 2000
– SIVESTRE, P. Hidráulica Geral. Livro Técnicos e Científicos, Editora 
AS. Rio de Janeiro, 1982.
– BAPTISTA, M.B., et al. Hidráulica aplicada. 2ª edição. ABRH, 2003
Hidráulica
• Minha expectativa:
– Tenham discernimento sobre os cálculos de fluxo em canais
– Dimensionem canais
– Perda de Carga em condutos forçados, dimensionando seus diâmetros
– Dimensionem um sistema moto-bomba
1.1. ANÁLISE DIMENSIONAL - SISTEMAS DE UNIDADES1.1. ANÁLISE DIMENSIONAL - SISTEMAS DE UNIDADES
SISTEMAS DE UNIDADES
� CGS (centímetro, grama massa, segundo)
� SISTEMA INTERNACIONAL (metro, quilograma massa; segundo)
� SISTEMA TÉCNICO (metro, quilograma força; segundo)
SISTEMAS DE UNIDADES
� CGS (centímetro, grama massa, segundo)
� SISTEMA INTERNACIONAL (metro, quilograma massa; segundo)
� SISTEMA TÉCNICO (metro, quilograma força; segundo)
ANÁLISE DIMENSIONAL → notação da grandezas fundamentais
� Massa = M
� Comprimento = L
� Tempo = T
ANÁLISE DIMENSIONAL → notação da grandezas fundamentais
� Massa = M
� Comprimento = L
� Tempo = T
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Dimensão e unidades para algumas grandezas.
GRANDEZA DIMENSÃO SISTEMA DE UNIDADE
SI ST CGS
Massa M kg kgf.m-1.s2 = UTM g
Comprimento L m m cm
Tempo T s s s
Velocidade L.T-1 m.s-1 m.s-1 cm.s-1
Aceleração L.T-2 m.s-2 m.s-2 cm.s-2
Força M.L.T-2 kg.m.s-2 = N kgf g.cm.s-2 = dyn
Trabalho/Energia M.L2.T-2 N.m = J kgf.m = kgm dyn.cm = erg
Pressão M.L-1.T-2 N.m-2 = Pa kgf.m-2 dyn.cm-2 = bária
Potência M.L2.T-3 J.s-1 = W kgf.m.s-1 erg.s-1
1.2. CONVERSÃO DE UNIDADES1.2. CONVERSÃO DE UNIDADES
Ex.: bária e Pascal ⇒⇒⇒⇒ Pressão = M.L-1.T-2Ex.: bária e Pascal ⇒⇒⇒⇒ Pressão = M.L-1.T-2
( ) 2
2
12
1
3 s
s
.
cm10
cm
.
g10
g
MKS
CGS
Pa
bária
−
−
−
−
==
10
1
1
1
.
10
1
.
10
1
23
==
−
ou seja, 1 Pa = 10 bárias
Conversão de unidades.
Comprimento Superfície Volume
1 pol = 2,54 cm = 0,0254 m 1 pol2 = 6,452 cm2 1 pol3 = 16,39 cm3
1 pé (12 pol) = 30,48 cm 1 pé2 = 929,03 cm2 1 pé3 = 1728 pol3
1 jarda (3 pés) = 91,44 cm 1 jarda2 = 8361,27 cm2 1 pé3 = 28,316 litros (L)
1 braça = 2,20 m 1 milha2 = 259 ha 1 jarda3 = 0,7645 m3
1 milha = 1609,35 m 1 acre = 4047 m2 1 U.S. galão = 231 pol3
1 milha marítima = 1852 m 1 alqueire = 24200 m2 = 2,42 ha 1 U.S. galão = 3,7854 L
1 légua (3000 braças) = 6,6 km 1 alqueire mineiro = 4,84 ha 1 galão imperial = 4,546 L
1 km = 0,6214 milhas 1 légua2 = 4356 ha 1 acre-pé = 1233,53 m3
Vazão Peso 1 acre-pol = 102,793 m3
1 gpm (galões/min) = 0,063 L/s 1 lb = 453,592 g* 1 barril de óleo = 42 U.S.galões
1 gpm = 0,00223 pés3/s 1 lb = 16 onças 1 barril de óleo = 158,98 L
1 MGD = 106 galões/dia 1 grão = 64,8 mg* Peso/Volume
1 MGD = 694,44 gpm = 43,85 L/s 1 t métrica = 1000 kg* 1 lb/pé3 = 16,0192 kg*/m3
1 pé3/s = 28,32 L/s = 448,5 gpm 1 t longa (long ton) = 1,016047 t 1 grão/galão = 17,1 mg*/L 
1 pé3/s = 0,6458 MGD 1 t curta (short ton) = 0,907185 t 1 lb/galão = 119,84 g*/L
Energia Pressão 1 ppm = 1 g*/m3 ou 1 mg*/L
1 caloria (cal) = 4,1868 Joules (J) 1 atm (física) = 1,033 kg*/cm2 Potência
1 kcal = 3,95 BTU 1 atm = 101325 Pa 1 cv = 735 W = 0,735 Kw
1 BTU = 1060,4 J 1 atm = 14,69 lb/pol2 (PSI) 1 HP = 746 W = 0,746 kW
1 kWh = 859,49 kcal 1 lb/pol2 = 7030,7 Pa 1 kW = 1,36 cv
1 HP hora = 2529 BTU 1 lb/pé2 = 48,8241 Pa 1 kW = 1,34 HP 
1 HP hora = 0,746 Kwh 1 bar = 106 bárias = 100 kPa 1 kW = 738 pés.lb/s
1 cv hora = 0,735 Kwh 1 bar = 14,51 PSI 1 HP = 550 pés.lb/s
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Exercício
• Demonstrar a transformação de:
– Atm para mca
– Atm para bar
– Atm para bária
– Atm para kPa
– KPa para mca
– Bar para mca
Hidráulica
Bons Estudos