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HIDRÁULICA APLICADA Professora: João Guilherme Araújo Lima MKT-MDL-02 Versão 00 Caruaru-PE EMENTA DA DISCIPLINA MKT-MDL-02 Versão 00 UNIDADE I ▪ Estudo dos escoamentos de fluidos em condutos forçados e livres; Bibliografia Recomendada Bibliografia Recomendada POR QUE ESTUDAR HIDRÁULICA ? Qual o caminho que a água percorre até chegar na torneira das nossas casas? QUAL É O CONCEITO DE HIDRÁULICA? Conceito de Hidráulica: Estudo do comportamento da água em repouso ou em movimento. SUBDIVISÕES DA HIDRÁULICA? - HIDRÁULICA TEÓRICA: •Hidrostática – fluido em repouso; •Hidrodinâmica – fluido em movimento; - HIDRÁULICA APLICADA: • Aplicação dos conhecimentos científicos da Mecânica dos Fluidos na Engenharia. QUAIS AS APLICAÇÕES DA HIDRÁLICA? QUAIS AS APLICAÇÕES DA HIDRÁLICA? • Saneamento Básico; • Saneamento Ambiental; • Recursos Hídricos; •Obras e estruturas de transporte; • Instalações hidráulicas prediais e industriais; • Engenharia agrícola. INTRODUÇÃO SISTEMAS DE UNIDADES E PROPRIEDADES DOS FLUIDOS HIDROSTÁTICA HIDRÁULICA TEÓRICA SISTEMA DE UNIDADES HIDRÁULICA TEÓRICA SISTEMA DE UNIDADES HIDRÁULICA TEÓRICA Dentre as grandezas citadas as mais utilizadas serão: - Unidades de pressão: 1 atm = 101.300 Pa = 760 mmHg = 10,33 mca - Unidades de vazão: 1 m3/s = 3.600 m3/h = 1.000 L/s = 3.600.000 L/h EXERCÍCIO EM GRUPO PROPRIEDADES DOS FLUIDOS FLUIDO ? Diz-se de corpos (gases ou líquidos) que, não tendo forma própria se deformam facilmente. PROPRIEDADES DOS FLUIDOS Coesão: atração entre moléculas da mesma natureza. Adesão: propriedade que as substâncias possuem de se unirem a outras de natureza diferente. Coesão<Adesão Coesão>Adesão PROPRIEDADES DOS FLUIDOS TENSÃO SUPERFICIAL PROPRIEDADES DOS FLUIDOS ESCALAS DE PRESSÃO - Pressão manométrica: pressão em relação à pressão atmosférica - Pressão absoluta: pressão em relação ao vácuo absoluto Ponto 1: Pressão manométrica positiva Ponto 2: Pressão manométrica nula Ponto 3: Pressão manométrica negativa Um garrafão de água mineral de 20 litros de capacidade está sobre um suporte de PVC. Na figura foram destacados quatro pontos na cor preta, sendo os pontos 2 e 3 em um mesmo nível em relação as torneiras do suporte. De acordo com a figura identifique a alternativa correta: a) A pressão efetiva no ponto 1 é maior do que no ponto 2. b) A pressão efetiva no ponto 1 é maior do que no ponto 4. c) A pressão efetiva no ponto 4 é menor do que no ponto 2. d) A pressão efetiva no ponto 2 é maior do que no ponto 3. e) A pressão efetiva no ponto 4 é maior do que no ponto 1. INTRODUÇÃO HIDRODINÂMICA VAZÃO DEFINIDA COMO SENDO O VOLUME QUE ATRAVESSA UMA DADA SEÇÃO TRANSVERSAL NA UNIDADE DE TEMPO. Q = VOLUME/TEMPO Q= A (m2). V (m/s) REGIME DE ESCOAMENTO Experimento de Reynolds: (Osborne Reynolds) Parâmetro que leva em conta a velocidade do fluido que escoa, o material que o envolve e a viscosidade cinemática do fluido. REGIME LAMINAR A trajetória da partícula é bem definida REGIME TURBULENTO As partículas se deslocam desordenadamente REGIME DE ESCOAMENTO Caracterização: Nº de Reynolds (NR) Em que: NR – Nº de Reynolds (adimensional) V – velocidade (m/s); D – diâmetro (m); ν - viscosidade cinemática (m2/s) - Regime Laminar: NR ≤ 2.000 - Regime Turbulento: NR ≥ 4.000 - Transição: 2.000 < NR < 4.000 EXPERIMENTO DE REYNOLDS PROPRIEDADES FÍSICAS DOS FLUIDOS ❑Massa específica ❑Densidade relativa ❑Peso específico ❑Viscosidade O QUE ESTE GRÁFICO APONTA? QUAL O POSSÍVEL FLUIDO EM QUESTÃO ? INTRODUÇÃO Massa específica Propriedades dos fluidos Densidade relativa 2h o = (adimensional) Propriedades dos fluidos Peso específico g = (N/m3) Em que: g é a aceleração da gravidade. GRAVIDADE VISCOSIDADE É a propriedade física que caracteriza a resistência de um fluido ao escoamento. Ou seja, quanto maior a viscosidade, menor será a velocidade com que o fluido se movimenta. Propriedades dos fluidos Viscosidade É a propriedade física que caracteriza a resistência de um fluido ao escoamento. Ou seja, quanto maior a viscosidade, menor será a velocidade com que o fluido se movimenta. Propriedades dos fluidos Viscosidade EXERCÍCIO 1 Uma vasilha com 10 cm de diâmetro e 15 cm de altura é preenchida com um líquido. Se a massa desse volume de líquido é 1 kg, qual sua massa específica e peso específico? EXERCÍCIO 2 Um ensaio à temperatura constante foi realizado utilizando quatro diferentes fluidos (A, B, C e D). O ensaio consistiu na aferição das massas e volumes desses fluidos contidos em recipientes de diferentes tamanhos. Ao final do ensaio foi traçado o gráfico (massa vs volume). EXERCÍCIO 2 Calcule a massa específica e o peso específico dos quatro fluidos. EXERCÍCIO 3 Um fluido escoa a 2 m/s em um tubo de área transversal igual a 200 mm². Qual é a velocidade desse fluido ao sair pelo outro lado do tubo, cuja área é de 100 mm²? a) 20 m/s b) 4 m/s c) 0,25 m/s d) 1,4 m/s e) 0,2 m/s EXERCÍCIO 4 De acordo com a equação da continuidade, quanto menor for a área disponível para o escoamento de um fluido: a) menor será sua densidade. b) maior será sua densidade. c) menor será sua velocidade. d) maior será sua velocidade. e) menor será sua temperatura. EXERCÍCIO 5 Calcule o diâmetro de uma tubulação sabendo-se que pela mesma escoa água com uma velocidade de 0,8m/s com uma vazão de 3 L/s. EXERCÍCIO 6 Para a tubulação mostrada determine: a) A vazão e a velocidade no ponto (3). b) A velocidade no ponto (4). Dados: v1 = 1m/s, v2 = 2m/s, d1 = 0,2m, d2 = 0,1m, d3 = 0,25m e d4 = 0,15m. EXERCÍCIO 7 Um óleo é bombeando através de uma tubulação de 10 mm de diâmetro a um número de Reynolds de 2 100. A massa específica do óleo é de 855 kg/m3 e a viscosidade é de 0,021 Pa.s. Qual é a velocidade na tubulação?
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