Aula 04 - Bocais

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Aula 04 – Bocais 
Profª MSc. Larisse Maria de O. M de Cunto 
Engenharia Civil 
 
Hidráulica II 
Cotia, 25 de agosto de 2017 
1. BOCAIS 
 Bocais: são pequenos tubos adaptados a orifícios em paredes 
delgadas, pelos quais escoam os líquidos dos reservatórios. 
 
 Objetivo: dirigir o jato de água e regular a vazão. Podem ser 
utilizados para combate a incêndios, tratamento de água, agricultura. 
 
 Classificação 
 Quanto à forma geométrica 
 
 
a) Cilíndricos 
 
 
 
-Interiores ou reentrantes 
 
 
 
- Exteriores 
1. BOCAIS 
 Classificação 
 Quanto à forma geométrica 
 
 
 
 
- Cilindros Interiores ou 
reentrantes 
 
1. BOCAIS 
 Classificação 
 Quanto à forma geométrica 
 
 
 
 
 
- Cilindros Exteriores 
1. BOCAIS 
 Classificação 
 Quanto à forma geométrica 
 
 
 
 
 
 
- Cônico Divergente 
1. BOCAIS 
 Classificação 
 Quanto à forma geométrica 
 
 
 
 
 
 
- Cônico Convergente 
1. BOCAIS 
 Classificação 
 Quanto às dimensões relativas 
 
a) Curto 
b) Longo 
 
a) Bocal curto: o comprimento L é menor que o diâmetro d. (L < d). 
Neste caso estamos dentro da condição de orifício delgado e < d, 
portanto funciona como tal (Cd = 0,61 – Valor médio) 
 
 
1. BOCAIS 
 Classificação 
 Quanto às dimensões relativas 
 
b) Bocal longo: quando o comprimento L é maior ou igual ao diâmetro d 
(L  d) 
1. BOCAIS 
 Classificação 
 
 Em geral, a classificação em função do comprimento (L) e 
diâmetro (d) é utilizado da seguinte forma: 
 
1. BOCAIS 
 Vazão nos bocais 
 
 Aos bocais aplica-se a fórmula geral deduzida para orifícios: 
 
 
 
 Onde: 
 Q é a vazão (m³/s ou l/s) 
 Cd é o coeficiente de descarga ou vazão 
 S ou A é a área do bocal (m²) 
 g é a aceleração da gravidade (m²/s) 
 h é a altura da carga (m) 
 
ghSCdQ 2
1.1 BOCAIS CILÍNDRICOS 
 É um tubo cilíndrico que se projeta para fora da parede (externo) 
ou para dentro (interior ou reentrante) 
 
 Bocal padrão: comprimento iguala-se a 2,5 vezes o seu diâmetro 
 
 Nos bocais padrão, a veia líquida pode colar-se ou não às suas 
paredes. Quando a veia líquida fica colada resulta em um jato total, 
pois ocupa inteiramente a seção de saída. 
 
 
1.1 BOCAIS CILÍNDRICOS 
 Bocal cilíndrico 
externo (BCE) 
 
 
 
 
 
 Sendo o: 
 Coeficiente de contração 
 
 Coeficiente de velocidade 
 
 Coeficiente de descarga ou vazão 
 
1.1 BOCAIS CILÍNDRICOS 
 Bocal cilíndrico externo (BCE) 
 
 
 
 
 
 
1.1 BOCAIS CILÍNDRICOS 
 Bocal cilíndrico interno (BCI) 
 Permite obter um jato líquido muito regular e determinar o Cc da veia 
líquida, 
 O bocal reentrante corresponde à menor vazão: coeficiente de descarga,, 
Cd = 0,5 
 Desse modo temos: 
1.2 BOCAIS CÔNICOS 
 Bocais Cônicos Convergentes (BCC) 
 
 Verifica-se que nos bocais convergentes, a descarga é máxima 
para o  = 13°30’ e, nessa situação máxima Cd = 0,94 
 
 
 
 
 
 
 
1.2 BOCAIS CÔNICOS 
 Bocais Cônicos Divergentes - Venturi (BCD) 
 
 As experiências de Venturi demonstram que um ângulo de 
divergência de 5°, combinado com o comprimento do tubo L; 
com L = 9d, onde d é o diâmetro de seção estrangulada, 
permite obter Cd = 1,0 
 
 
 
 
 
 
 
1.2 TUBOS CURTOS 
 Pode-se citar como exemplos de tubos curtos: canalização para 
esvaziamento de tanques, descargas de canalizações, bueiros, 
instalações industriais, etc. 
 
 
 Onde: 
 
 
 
 
 
 
Para comprimentos acima de 100d empregar fórmulas utilizadas em condutos forçados 
1.3 PERDA DE CARGA EM BOCAIS 
 Da carga total H, que atua sobre um bocal cilíndrico, cerca de 2/3 
se converte em velocidade, correspondendo o terço restante à 
energia despendida na entrada do bocal. 
 
 Essa perda (1/3 H) é equivalente à metade de h (h =2/3H) sendo 
portanto igual a 
 
 
 A equação é a mesma deduzida anteriormente para orifícios 
 
 
 
 
1.3 PERDA DE CARGA EM BOCAIS 
 Partindo da equação de Bernoulli, para fluidos reais: 
 
 
 
 Substituindo na equação 
 
 
 
 
1.3 PERDA DE CARGA EM BOCAIS 
 Sabendo-se que 
 
 Isolando h temos 
 
 
 Substituindo-se 
 
 
 
 
1.3 PERDA DE CARGA EM BOCAIS 
 Outra forma é substituir 
 
 Em 
 
 
 Logo, temos 
 
 
 
 
1.4 POTÊNCIA TEÓRICA JATO DE BOCAL 
 A potência teórica na saída do jato em um bocal é dada pela 
seguinte expressão: 
 
 
 
 Onde: 
 
P é a potência do jato, (kgf.m/s) 
 = peso - especifico(kgf / m3 ) 
Q = Vazão (m3/s) 
h é a carga do bocal, m. 
 
 
 
Tabela de Coeficientes médios para bocais 
cilíndricos 
EXERCÍCIOS 
1) Um reservatório, onde a altura d’água é de 11 m em relação ao 
eixo longitudinal de um bocal. Para tanto deve determinar a 
perda de carga, a velocidade média na saída do bocal e a 
descarga. 
 
- Bocal com entrada normal; 
- Coeficiente de correção da velocidade (CV) = 0,82; 
- Diâmetro do bocal (d) = 0,1m; 
- Coeficiente de descarga (Cd) = 0,82. 
 
 
 
 
EXERCÍCIOS 
2) Determine o diâmetro de um bocal cilíndrico, que se encontra à 
profundidade de 9,0 m, no qual escoa uma descarga de 314 m³/h. 
Dados / Informações Adicionais: 
 
- Bocal com entrada normal; 
- Coeficiente de descarga ( Cd ) = 0,82; 
- Coeficiente de correção da velocidade ( CV ) = 0,382. 
 
 
 
EXERCÍCIOS 
3) Um bocal cilíndrico exterior com área S = 0,0003 m² foi adaptado 
em um reservatório. Determine o diâmetro, a carga (h) e a perda de 
carga do bocal (hf ou hp). 
 
- Bocal com entrada normal; 
- Coeficiente de descarga ( Cd ) = 0,82; 
- Coeficiente de correção da velocidade ( Cv ) = 0,82; 
- Descarga do bocal (Q) = 9,72 m³/h. 
 
 
EXERCÍCIOS 
4) Em um reservatório, é arredondada a concordância da parede do 
mesmo com um bocal de diâmetro d = 0,02 m e velocidade média 
de 9,90 m/seg. Diante do relato anterior, você deve determinar a 
descarga, a carga e a perda de carga do bocal. 
 
- Bocal com entrada arredondada; 
- Coeficiente de correção da velocidade( Cv)= 0,98; 
- Coeficiente de descarga ( Cd ) = 0,82. 
 
EXERCÍCIOS 
5) Determinar a velocidade média e a seção de um bocal cilíndrico 
exterior. Com as informações a seguir, calcule o que se pede 
sabendo-se que o bocal cilíndrico tem concordância arredondada e 
provoca a descarga de 4 l /seg, sob a carga de 3,50 m. 
 
- Bocal com entrada arredondada; 
- Coeficiente de correção da velocidade ( Cv)= 0,98; 
- Coeficiente de descarga (Cd) = 0,82.