Slide hidraulica FG 11.03.19(1)

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APRESENTAÇÃO DO DOCENTE
• NOME: CLÓVIS CUNHA
• TÉCNICO EM EDIFICAÇÕES (IFPE, 2008);
• ENG. CIVIL (UPE/POLI, 2015);
• ESPECIALISTA EM ESTRUTURAS E FUNDAÇÕES (IPOG, 2016);
• ESPECIALISTA EM SANEAMENTO AMBIENTAL (IMBEC, 2017);
• 5 ANOS DE EXPERIÊNCIA COMO DOCENTE;
• PROJETISTA DE INSTALAÇÕES HIDRÁULICO-SANITÁRIAS DO TJPE
PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DA HIDRÁULICA
• Segundo Houghtalen, A Palavra “Hidráulica” vem de duas palavras
• gregas:
• Hydor = significa “água” 
• Aulos = significa “tubos”
PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DA HIDRÁULICA
• PORÉM, AO LONGO DOS ANOS...
• A DEFINIÇÃO DE HIDRÁULICA PASSOU DE UM SIMPLES ESCOAMENTO 
EM TUBOS PARA REPRESENTAR, TAMBÉM, SISTEMAS HIDRÁULICOS 
PARA ACOMODAR ÁGUA EM REPOUSO OU EM MOVIMENTO. 
•O QUE É PRESSÃO ATMOSFÉRICA?
PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DA HIDRÁULICA
PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DA HIDRÁULICA
CADA GÁS POSSUI MASSA E
CONSEQUENTEMENTE PESO, POIS P = mg. O
PESO TOTAL DA COLUNA ATMOSFÉRICA GERA
UMA PRESSÃO SOBRE TODA SUPERFÍCIE QUE
ESTÁ EM CONTATO.
PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DA HIDRÁULICA
PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DA HIDRÁULICA
PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DA HIDRÁULICA
• MOLÉCULA DE ÁGUA:
LIGAÇÃO QUÍMICA ESTÁVEL
A ENERGIA QUE 
MANTÉM A MOLÉCULA 
ESTÁVEL VARIA EM 
FUNÇÃO DA 
TEMPERATURA E DA 
PRESSÃO.
• EM FUNÇÃO DA QUANTIDADE DE ENERGIA PRESENTE NAS
MOLÉCOLAS, A ÁGUA PODE SE APRESENTAR NAS SEGUINTES FASES:
PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DA HIDRÁULICA
PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DA HIDRÁULICA
GERALMENTE, ESSAS FORMAS DISTINGUEM-SE PELAS LIGAÇÕES ENTRE AS MOLÉCOLAS QUE AS COMPÕEM
OS SÓLIDOS TENDEM A MATER
A FORMA QUANDO SOFREM A
AÇÃO DE UMA FORÇA EXTERNA
LIGAÇÕES FRACAS. ALTA
COMPRESSIBILIDADE.
TOMAM A FORMA DO
RECIPIENTE. TENDEM A
EXPANDIR INFINITAMENTE.
AS MOLÉCULAS TÊM FORÇA
SUFICIENTE PARA PREVINIR
UMA EXPANSÃO ILIMITADA,
MAS SEM FORÇA BASTANTE
PARA SE MATEREM NO
LUGAR. IMCOMPRESSÍVEL.
• PARA FAZER A ÁGUA PASSAR DE UMA FASE A OUTRA, É NECESSÁRIA 
ADIÇÃO OU SUBTRAÇÃO DA ENERGIA DA ÁGUA. ESSA ENERGIA É 
CONHECIDA COMO:
PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DA HIDRÁULICA
NOTA: A ENERGIA 
LATENTE PODE SE 
MANIFESTAR COMO 
CALOR OU PRESSÃO!
• A CALORIA É UMA DAS FORMAS DE REPRESENTAÇÃO DA ENERGIA 
TÉRMICA. ASSIM:
• É NECESSÁRIA 1 Cal PARA AUMENTAR EM 1°C A TEMPERATURA DE 1 g
• DE ÁGUA NO ESTADO LÍQUIDO.
PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DA HIDRÁULICA
PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DA HIDRÁULICA
PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DA HIDRÁULICA
PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DA HIDRÁULICA
PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DA HIDRÁULICA
VOCÊ SABE O QUE 
É CAPILARIDADE?
PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DA HIDRÁULICA
SEGUNDO JONH E. GRIBBIN
• COMO FUNCIONA?
• NA ÁGUA:
• SE ADESÃO > COESÃO, O LÍQUIDO MOLHARÁ AS PAREDES DO TUBO E 
SE ELEVA.
• NO MERCÚRIO:
• SE COESÃO > ADESÃO, O LÍQUIDO NÃO MOLHARÁ AS PAREDES DO 
TUBO E O LÍQUIDO DESCE.
PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DA HIDRÁULICA
PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DA HIDRÁULICA
PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DA HIDRÁULICA
QUANTO MENOR O DIÁMETRO DO TUBO, MAIOR SERÁ A CAPILARIDADE!
• https://www.youtube.com/watch?v=atwWD3HS6Cc
PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DA HIDRÁULICA
PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DA HIDRÁULICA
TUBO 2 mm
TUBO 1,0 pol
• MASSA ESPECÍFICA:
PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DA HIDRÁULICA
PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DA HIDRÁULICA
Uma esfera de raio de 15 cm é completamente preenchida com 
um líquido. Se o peso do volume desse líquido é de 300 N, qual 
é o peso específico? Considere 𝝅 = 𝟑,𝟏𝟒
PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DA HIDRÁULICA
• O QUE ACONTECE COM A MASSA ESPECÍFICA SE AUMENTARMOS A 
TEMPERATURA?
PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DA HIDRÁULICA
PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DA HIDRÁULICA
PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DA HIDRÁULICA
PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DA HIDRÁULICA
Ocorre uma reorganização das
moléculas da água ao passar do estado
líquido para o sólido
PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DA HIDRÁULICA
O QUE ACONTECE QUANDO
O PESO ESPECÍFICO AUMENTA
BRUSCAMENTE?
• SABENDO QUE:
• Massa específica = massa/volume;
• tem-se: 
• 1º situação => Mesp = 50kg/5m³ = 10Kg/m³
• 2º situação=> se Mesp cair para 2 kg/m³ , significa dizer que o 
Volume foi aumentado. 
• 2 kg/m³ = 50kg/25m²
PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DA HIDRÁULICA
PORTANTO A ÁGUA SE EXPANDE QUANDO SE CONGELA!!
PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DA HIDRÁULICA
PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DA HIDRÁULICA
O QUE É VISCOSIDADE?
PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DA HIDRÁULICA
PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DA HIDRÁULICA
PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DA HIDRÁULICA
VELOCIDADE NULA NA PLACA 
INFERIOR
• DA FIGURA ANTERIOR, TEM-SE QUE:
• 𝜏 = TENSÃO DE CISALHAMENTO (N/m²)
• F = FORÇA APLICADA (N)
• A = ÁREA DA PLACA (m²)
PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DA HIDRÁULICA
• A VARIAÇÃO DA VELOCIDADE É DIFINIDA COMO:
• 𝑉/
PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DA HIDRÁULICA
𝛿
A EXPERIENCIA TAMBÉM MOSTRA QUE:
OU
E FINALMENTE, COLOCANDO UMA 
CONSTANTE DE PROPORCIONALIDADE, 
TEM-SE:
INVERSAMENTE PROPORCIONAL
PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DA HIDRÁULICA
VISCOSIDADE ABSOLUTA
A VISCOSIDADE ABSOLUTA É 
MEDIDA EM Kgxs/m², 
POR EXEMPLO!
• AINDA EXISTE A VISCOSIDADE CINEMÁTICA, DADA POR:
• V. CINEMÁTICA = V. ABSOLUTA/DENSIDADE (DADA EM m²/s)
PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DA HIDRÁULICA
• EXERCÍCIO 01
• A VISCOSIDADE DE UM FLUIDO SERÁ DETERMINADA COM O USO DE 
UM VISCOSÍMETRO DE PLACAS PARALELAS. A ÁREA DAS PLACAS É DE 
0,015m², E A SEPARAÇÃO ENTRE AS PLACAS É DE 2,10 cm. UMA 
FORÇA DE 0,009N MOVE A PLACA SUPERIOR A UMA VELOCIDADE DE 
1,8 m/s. QUAL É A VISCOSIDADE ABSOLUTA?
PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DA HIDRÁULICA
• EXERCÍCIO 02
• UM LÍQUIDO TEM UMA VISCOSIDADE ABSOLUTA DE 2,4x10^-3 NS/m². SEU PESO
ESPECÍFICO É DE 7,85x10^3 N/m³. QUAL É A SUA VISCOSIDADE CINEMÁTICA?
PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DA HIDRÁULICA
PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DA HIDRÁULICA
• EXERCÍCIO 03
• UM PRATO PLANO PESANDO 220 N DESLIZA PARA BAIXO A UMA INCLINAÇÃO DE
15° COM VELOCIDADE 2,5 cm/s. UM FILME FINO DE ÓLEO COM VISCOSIDADE DE
1,29 Ns/m² SEPARA O PRATO DA RAMPA. CONSIDERANDO QUE O PRATO MEDE
50 cm x 75 cm, CALCULE A ESPESSURA DO FILME EM cm.
FUNDAMENTOS DA HIDROSTÁTICA
•O TERMO HIDROSTÁTICA REFERE-SE AO 
ESTUDO DA ÁGUA EM REPOUSO.
FUNDAMENTOS DA HIDROSTÁTICA
• “LEI DE PASCAL: EM QUALQUER PONTO NO INTERIOR DE UM 
LÍQUIDO EM REPOUSO, A PRESSÃO É A MESMA EM TODAS AS 
DIREÇÕES”
FUNDAMENTOS DA HIDROSTÁTICA
F1 F2 = 
PRENSA HIDRÁULICA
FUNDAMENTOS DA HIDROSTÁTICA
• Observe, na figura a seguir, a representação de uma prensa hidráulica, na qual as
forças F1 e F2 atuam, respectivamente, sobre os êmbolos dos cilindros I e II.
Admita que os cilindros estejam totalmente preenchidos por um líquido. O
volume do cilindro II é igual a quatro vezes o volume do cilindro I, cuja
altura é o triplo da altura do cilindro II. A razão entre as intensidades das
forças F2e F1, quando o sistema está em equilíbrio, corresponde a ?
• A figura a seguir mostra, de forma simplificada, o sistema de freios a disco de um automóvel. Ao
pressionar o pedal do freio, este empurra o êmbolo de um primeiro pistão, que, por sua vez, por
meio do óleo do circuito hidráulico, empurra um segundo pistão. O segundo pistão pressiona uma
pastilha de freio contra um disco metálico preso à roda, fazendo com que ela diminua sua
velocidade angular.
Considerando o diâmetro d2 do segundo pistão duas vezes maior que o diâmetro d1 do primeiro, qual a razão
entre a força aplicada ao pedal de freio pelo pé do motorista e a força aplicada à pastilha de freio?
FUNDAMENTOS DA HIDROSTÁTICA
• A ÁGUA EXERCE PRESSÃO PERPENDICULAR ÀS SUPERFICIES DE UM 
RECIPIENTE.
• A PRESSÃO EM QUALQUER PONTO NA ÁGUA EM REPOUSO É IGUAL
EM TODAS AS DIREÇÕES.
FUNDAMENTOS DA HIDROSTÁTICAFUNDAMENTOS DA HIDROSTÁTICA
SEJA UMA SUPERFÍCIE COM UMA
ÁREA A, A UMA DISTÂNCIA Z,
CONFORME A FIGURA AO LADO
O PESO DE UMA COLUNA DE ÁGUA
ACIMA DA SUPERFÍCIE EQUIPARA-SE 
A FORÇA EXERCIDA. 
SENDO: P = 
𝐹
𝐴
E W = 𝛾𝑉
AJUSTANDO, TEM-SE: 
E SABENDO QUE V = ZA
P = = => P = 
FUNDAMENTOS DA HIDROSTÁTICA
A PRESSÃO NÃO DEPENDE DO VOLUME DO RECIPIENTE
FUNDAMENTOS DA HIDROSTÁTICA
QUANTO MAIOR FOR A PROFUNDIDADE (z),
MAIOR SERÁ A PRESSÃO!
• FORÇAS HIDROSTÁTICAS SOBRE SUPERFÍCIES PLANAS SUBMERSAS
FUNDAMENTOS DA HIDROSTÁTICA
I0 = MOMENTO DE INÉRCIA
A = ÁREA DA SUPERFÍCIE
Y = CENTRO DE GRAVIDADE
= h + y
+ 
FUNDAMENTOS DA HIDROSTÁTICA
FUNDAMENTOS DA HIDROSTÁTICA
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 01: UMA COMPORTA VERTICAL TRAPEZOIDAL COM 
EXTREMIDADE SUPERIOR LOCALIZADA 5 m ABAIXO DA SUPERFÍCIE LIVRE DA 
ÁGUA É MOSTRADA NA FIGURA ABAIXO. DETERMINE A FORÇA DE PRESSÃO 
TOTAL E O CENTRO DE PRESSÃO NA COMPORTA.
FUNDAMENTOS DA HIDROSTÁTICA
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 02: NUMA BARRAGEM DE CONCRETO ESTÁ 
INSTALADA UMA COMPORTA CIRCULAR DE FERRO COM 0,20 m DE RAIO, À 
PROFUNDIDADE INDICADA. CALCULE A FORÇA HIDROSTÁTICA E O CENTRO DE 
PRESSÃO.
• APLICAÇÃO: CÁLCULO DE BARRAGENS E MUROS DE RETENÇÃO
• DISTRIBUIÇÃO DE PRESSÃO TRIANGULAR (CALCULA-SE A ÁREA DO TRIANGULO DE PRESSÃO x A 
LARGURA)
FUNDAMENTOS DA HIDROSTÁTICA
• EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 03: SEJA UMA BARRAGEM TRIANGULAR 
FEITA EM CONCRETO, Y’ = 2400 Kgf/m³, COM ALTURA h = 8,0 m e 
COMPRIMENTO c = 10,00 m, CALCULE:
• A) A FORÇA HIDROSTÁTICA APLICADA PELA ÁGUA
• B) O CENTRO DE PRESSÃO (PONTO DE APLICAÇÃO DA FORÇA)
• C) A LARGURA PARA QUE A BARRAGEM RESISTA AO TOMBAMENTO.
FUNDAMENTOS DA HIDROSTÁTICA
• EMPUXO SOBRE SUPERFÍCIES CURVAS
FUNDAMENTOS DA HIDROSTÁTICA
AS FORÇAS DEVEM ESTAR EM 
EQUILÍBRIO!
• EXEMPLO DE APLICAÇÃO 04 – DETERMINE A PRESSÃO HIDROSTÁTICA TOTAL E O CENTRO DE PRESSÃO NO 
QUADRANTE DA COMPORTA QUE MEDE 5 m DE COMPRIMENTO E 2 m DE ALTURA.
FUNDAMENTOS DA HIDROSTÁTICA
• EXEMPLO DE APLICAÇÃO 06 – A ABERTURA CURVA DE 10 m DE COMPRIMENTO MOSTRADA NA FIGURA
ABAIXO CONTÉM UM VOLUME DE ÁGUA COM 6 m DE PROFUNDIDADE EM UM TANQUE DE
ARMAZENAMENTO. DETERMINE A MAGNITUDE E A DIREÇÃO DA FORÇA HIDROSTÁTICA TOTAL SOBRE A
ABERTURA. A FORÇA PASSA PELO PONTO A? EXPLIQUE.
FUNDAMENTOS DA HIDROSTÁTICA
• MANOMETRIA
• UM MANÔMETRO É UM DISPOSITIVO PARA MEDIÇÃO DE PRESSÃO. 
ELE COSTUMA SER UM TUBO NO FORMATO DE “U” QUE CONTÉM 
UM FLUIDO DE GRAVIDADE ESPECÍFICA DESCONHECIDA.
FUNDAMENTOS DA HIDROSTÁTICA
FUNDAMENTOS DA HIDROSTÁTICA
• TIPOS DE MANÔMETROS:
MANÔMETRO ABERTO MANÔMETRO DIFERENCIAL
MEDE A DIFERENÇA DE PRESSÃO ENTRE 
OS DOIS COMPARTIMENTOS.
FUNDAMENTOS DA HIDROSTÁTICA
Mh = PA
PRESSÃO NO PONTO 2 PRESSÃO NO PONTO 1
IGUALDADE DE PRESSÕES!
LOGO, TEM-SE QUE:
Mh - = A
FUNDAMENTOS DA HIDROSTÁTICA
QUAL A PRESSÃO NO PONTO A?
Peso Específico do mercúrio = 
13,6 N/m³
1 2
P1 = P2 + PA PA = P1 + P2
PA = (0,40 x 13,6) – (0,30 x 9,8) = 
FUNDAMENTOS DA HIDROSTÁTICA
FUNDAMENTOS DA HIDROSTÁTICA
FUNDAMENTOS DA HIDROSTÁTICA