Aula 01 Introdução a Hidráulica Agrícola

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Aula 01 - Introdução à Hidráulica Agrícola
1. Introdução
A água é um recurso natural importante para qualquer atividade agrícola. É importante que
o profissional da área de ciências agrárias saiba utilizar este recurso com eficiência. Para tanto
o mesmo deve saber planejar e projetar estruturas de captação, condução e armazenamento de
água.
1.1. Conceito de hidráulica
Conceito: é o estudo do comportamento da água em repouso ou em movimento.
1.2. Subdivisões
A disciplina de Hidráulica pode ser dividida em:
- Hidráulica teórica:
- Hidrostática
- Hidrodinâmica
- Hidráulica aplicada:
- Sistemas de abastecimento
- Irrigação e drenagem
- Geração de energia
- Dessedentação animal
1.3. Sistema de Unidades
Na Hidráulica o profissional irá trabalhar com inúmeras grandezas, portanto o domínio
das unidades e dos fatores de conversão é requisito básico para a elaboração dos projetos. As
principais grandezas são:
Tabela 1. Principais grandezas e unidades utilizadas na Hidráulica.
Grandeza Sistema Internacional Sistema Técnico CGS
comprimento m m Cm
Massa kg utm G
Tempo s s S
Força N kgf dina
Energia J kgm erg
Potência W kgm/s Erg/s
Pressão Pa Kgf/m
2
bária
Área m2 m
2 Cm2
Volume m3 m3 Cm3
Vazão m
3/s m3/s cm3/s
Dentre as grandezas citadas as mais utilizadas serão:
- 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
1.4. Propriedades dos fluidos
Na maioria das aplicações dentro das ciências agrárias o fluído utilizado será a água.
Entretanto, o profissional pode vir a trabalhar com outros tipos de fluídos, como por exemplo:
óleos, mercúrio, glicerina, ou algum subproduto de agroindústria (vinhaça). Os fluídos podem
ser caracterizados pelas suas propriedades. As principais são:
1.4.1 Massa específica
ρ = massa
volume
Unidades: kg/m3, g/cm3
Água (4ºC): 1.000 kg/m3
Mercúrio (15ºC): 13.600 kg/m3
1.4.2 Peso específico
γ = peso
volume
Unidades: N/m3, kgf/cm3
Água : γ = 9.810 N/m3 = 1.000 kgf
Observação: F = m . a; P = m . g; N = g . kgf; γ = ρ . g
1.4.3 Densidade relativa
d =
ρ
substância
ρ
água
Unidade: adimensional
dágua = 1
dmercúrio = 13,6
1.4.4 Viscosidade
- Propriedade que os fluídos têm de resistirem à força cisalhante;
F V+dv
A
dZ
V
Figura 1 – Representação da viscosidade.
Força de cisalhamento (F):
F = µ.A.
dV
dZ
Em que:
µ - coeficiente de proporcionalidade
(viscosidade); dV – diferença de velocidade
entre as duas camadas; dZ – distância entre as
camadas; A – área.
 Viscosidade Dinâmica (µ)
- A viscosidade dinâmica representa a força por unidade de área necessária ao
arrastamento de uma camada de um fluído em relação à outra camada do mesmo fluído;
- Unidade: N.s/m2;
- Água (20ºC): 1,01.10-3 N.s/m2.
µ = ρ.Vel
 Viscosidade Cinemática (ν)
- A viscosidade cinemática representa a razão entre a viscosidade dinâmica e a massa
específica do fluído;
ν = µ
ρ
- Unidade: m2/s;
- Água (20ºC): 1,01.10-6 m2/s.
Exercícios propostos:
1) Um determinado reservatório com volume de 5500 mL contém um fluido que possuí massa
de 780 g. Determine a massa específica de tal fluido.
2) Uma caixa de 2,5m x 2,0m x 1,5m armazena 2.500,5 kg de água. Determine o peso
específico da água em N/m3. Considere g = 9,81 m/s2.
3) Um reservatório de glicerina tem uma massa de 2.350 kg e um volume de 1,500 m3.
Determine a densidade relativa da glicerina.
4) Determine a massa e o peso específico do fluído armazenado em um reservatório com as
dimensões de 5cm x 5cm x10 cm. Massa específica do fluído é 1,35 g/cm3.