1.Aula FENÔMENOS HIDRÁULICOS

Prévia do material em texto

FENÔMENOS 
HIDRÁULICOS
Profª. Ma. Ana Caroline Costa Nogueira
FENÔMENOS HIDRÁULICOS
Para trabalharmos com tubulação, precisamos primeiro 
conhecer alguns importantes “fenômenos” que ocorrem com a 
água, que são: Pressão, Vazão, Velocidade, Perda de carga , 
Golpe de aríete e Vasos comunicantes
Pressão é uma força aplicada sobre uma área. 
Tomemos um bloco medindo 10 cm x 10 cm x 50 cm que pesa 50 kgf. Qual 
a pressão que ele exerce sobre o solo? Isto depende da área de apoio do 
bloco sobre o solo. Veja as duas possibilidades abaixo. 
PRESSÃO
Veja os exemplos abaixo. Vamos calcular a pressão exercida pela água
sobre o fundo dos reservatórios. Lembre-se que o peso específico da
água é de 1.000 kgf/m³(1Kgf/l).
PRESSÃO
Comparando-se a altura dos reservatórios com a pressão, pode-se
observar que a pressão não depende da área, mas somente da altura do
reservatório, ou seja, a pressão é proporcional aos METROS DE COLUNA
DE ÁGUA (mca). Nos exemplos anteriores temos:
PRESSÃO= 1000 Kgf/m²
OU 1 mca
PRESSÃO= 1000 Kgf/m²
OU 1 mca
PRESSÃO= 2000 Kgf/m²
OU 2 mca
PRESSÃO= 4000 Kgf/m²
OU 4 mca
PRESSÃO= 4000 Kgf/m²
OU 4 mca
PRESSÃO
Observe nas figuras abaixo o fenômeno da pressão. Com volume 
de 1000 l.
___mca ?
PRESSÃO
Qual dos dois reservatórios tem a maior pressão?
PRESSÃO
As unidades de pressão mais utilizadas são :
Kgf/cm2 ------------- Quilograma força por centimetro 
quadrado
m.c.a (mH2O)--------- Metro de coluna de água
Lbf/pol2 (psi) -------- Libra força por polegada quadrada
Pa -------------------- Pascal
Mpa ----------------- Mega pascal = N/mm2
N/mm2 ------------ Newton por milimetro quadrado
PRESSÃO
Equivalências Aproximadas
1Kgf/cm² - 1 atm
1Kgf/cm² - 10 m.c.a
1Kgf/cm² - 14,2 Lbf/pol² (psi)
1Kgf/cm² - 98.100 Pa = 0,1 Mpa (Megapascal)
1000 Kgf/m² - 1 m.c.a
PRESSÃO
Pressão estática, é a pressão medida quando a água está parada, sem 
movimentar nas tubulações.
Pressão dinâmica, é a pressão medida quando a água está em movimento 
nas tubulações. 
Pressão nominal, é a pressão responsável pela escolha do material e a 
determinação da espessura do material.
Pressão de trabalho permitida, é a maior pressão permitida, ela 
depende do tipo de material, da temperatura e outros esforços.
Pressão de ensaio, é a pressão sob a qual o fabricante aplica os ensaios, 
sempre é maior do que a pressão nominal e a permitida.
A Rede de Distribuição de Água Fria deve ter em qualquer dos seus 
pontos:
Pressão estática máxima: 400 kPa (40 mca)
Pressão dinâmica mínima: 5 kPa (0,5 mca)
PRESSÃO
Denomina-se vazão (Q), o volume (V) de líquido que escoa por unidade de 
tempo (t). A expressão matemática que relaciona estas grandezas é: 
Q=V/t
VAZÃO
As unidades de vazão mais utilizadas são:
M³/s - Metro cúbico por segundo
l/s - Litro por segundo
Equivalência:
1 m³ = 1000 l
1 dm³ = 1 l
VAZÃO
Uma mangueira é conectada em ao tanque da figura abaixo. O tempo 
gasto para encher totalmente o tanque é de 500 minutos. Calcule a vazão 
máxima da mangueira em litros/seg.
5 m
1 m
2 m
(Resposta: 
Q=0,33 litros/s)
VAZÃO
O termo velocidade normalmente refere-se à velocidade média de 
escoamento através de uma seção. Ela pode ser determinada dividindo-se 
a vazão pela área da seção considerada.
VELOCIDADE
VELOCIDADE
É uma perda de pressão, causada pelo atrito entre o fluxo do líquido e as
paredes da tubulação, ou pela mudança de direção ou estrangulamento
causado pelas conexões ou registros.
PERDA DE CARGA
Existe um fenômeno na hidráulica 
conhecido por “golpe de aríete”.
O nome “golpe de aríete” provêm 
de uma antiga arma de guerra, 
formada por um tronco, com uma 
peça de bronze semelhante a uma 
cabeça de carneiro numa das 
extremidades, que era usada para 
golpear portas e muralhas, 
arrombando-as.
Nas instalações hidráulicas ocorre 
um fenômeno semelhante quando a 
água, ao descer com velocidade 
elevada pela tubulação, é 
bruscamente interrompida, ficando 
os equipamentos das instalações 
sujeitas a golpes de grande 
intensidade (elevação de pressão).
GOLPE DE ARÍETE
Vasos comunicantes é um termo utilizado para designar a ligação de dois 
recipientes através de um duto aberto.
Um recipiente formado por diversos ramos que se comunicam entre si 
constitui um sistema de vasos comunicantes. Um exemplo de vasos 
comunicantes é o tubo em U.
VASOS COMUNICANTES
Exercícios
19
Uma caixa água de 800 litros mede 1,00 x1,00
x 0,80 m. Determinar o empuxo que atua em
uma de suas paredes laterais e o seu ponto de
aplicação.
Analisar as perdas de cargas localizadas no ramal de 20mm que abastece
o chuveiro de uma instalação predial. Verificar qual a porcentagem
dessas perdas em relação à perda por atrito ao longo do ramal.
1- Tê- saída de lado: 1,4m de canalização
2- Cotovelo -90º: 0,7m
3 – Válvula de gaveta aberta: 0,1m
4 - Cotovelo -90º: 0,7m
5 - Tê- passagem direta: 0,4m
6 - Cotovelo -90º: 0,7m
7 –Válvula de gaveta aberta: 0,1m
8 - Cotovelo -90º: 0,7m
9- Cotovelo -90º: 0,7m
PERDA DE CARGA
Em um edifício de 12 pavimentos, a vazão máxima provável, devida ao uso
de diversos aparelhos, em uma coluna de distribuição de 60mm de
diâmetro é de 7,5 l/s. Determine a velocidade do escoamento.
Vazão e Velocidade
Verificou-se que a velocidade econômica para uma extensa linha de
recalque é 1,05 m/s. A vazão necessária a ser fornecida pelas bombas é
de 450m³/h. Determinar o diâmetro da linha.
No marcado encontra-se os seguintes diâmetros comerciais:
350mm – A =0,0962m²
400mm – A=0,1257 m²
450mm – A=0,1590 m²
Vazão e Velocidade
23
OBRIGADA!!!!