02 - IPH - Conceitos Básicos 1

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Conceitos Básicos 1 
Prof. Paulo Cezar 
pcda87@gmail.com 
Departamento de Engenharia Civil 
17B1 - IPH 
Instalações Prediais Hidráulicas 
O presente material consiste em coletânea de 
informações e visam tão somente a conduzir o 
encadeamento da aula. 
 
Este não esgota o assunto, não dispensa a busca de 
informações complementares em outras fontes, leitura 
da bibliografia recomendada e nem restringe o escopo 
de questões de provas. 
 
A atenção e a participação nas aulas continuam sendo 
fundamentais para obter sucesso na apreensão de 
conhecimentos e resultados em provas. 
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Instalações Prediais Hidráulicas 
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Instalações Prediais Hidráulicas – Conceitos Básicos 
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Sumário 
 
•Fluido em repouso 
 
•Equações fundamentais 
 
•Linha piezométrica e linha de energia 
 
•Escoamento laminar e escoamento turbulento 
 
•Perda de carga 
•Distribuída 
•Localizada 
 
•Máquinas hidráulicas 
 
•Transientes hidráulicos – Golpe de Aríete 
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Fluido em repouso 
 
 
Lei de Stevin 
ghhpp   12
“A diferença de pressões entre dois pontos da massa de um 
líquido em equilíbrio é igual à diferença de profundidade 
multiplicada pelo peso específico do líquido.” 
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Prensa hidráulica 
1221. AFAF 
2
2
1
1
A
F
A
F

Exemplos 
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Manômetros 
Equação da Continuidade 
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Equação da Continuidade 
0:  tmSe 
2211 ..: vSvSEntão 
mvQQ  21
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Equação da Energia 
Formas de energia associada a um fluido 
 
a) Energia Potencial: 
É o estado de energia do sistema devido a sua posição no campo da 
gravidade em relação a um plano horizontal de referência. 
 
b) Energia Cinética: 
É o estado de energia determinado pelo movimento do fluido. 
 
c) Energia de Pressão: 
Corresponde ao trabalho potencial das forças de pressão que atuam no 
escoamento do fluido. 
 
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Equação da Energia 
Para o fluido incompressível temos: 
A carga total H, por unidade de peso do 
líquido, é constante ao longo de cada 
trajetória do regime permanente com 
líquidos ideais. 
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Linha de Energia e Linha Piezométrica 
ou de carga 
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Prof.Paulo Cezar Prof.Paulo Cezar 11 
Desafios 
1) Água escoa em regime permanente através do tubo de Venturi mostrado. 
Considere no trecho mostrado que as perdas são desprezíveis. A área da 
seção (1) é 20cm² e a da seção (2) é 10cm². Um manômetro de mercúrio é 
instalado entre as seções (1) e (2) e indica o desnível mostrado. Determine a 
vazão de água que escoa pelo tubo. 
Linha de Energia e Linha Piezométrica 
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Desafios 
Linha de Energia e Linha Piezométrica 
2) Uma mangueira tem uma extremidade ligada a uma torneira aberta. Um jato de 
água sai da outra extremidade. Para que o jato de água tenha um alcance maior, esta 
extremidade é estreitada. Discuta esse fenômeno. 
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Escoamento laminar x escoamento turbulento 
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Escoamento laminar x escoamento turbulento 
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Perdas de carga 
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Perdas de carga 
Hazen-Williams 
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Perdas de carga localizadas 
 
 
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 Perda de energia localizada decorrente 
das alterações verificadas no módulo e na 
direção da velocidade de escoamento. 
Método de determinação: 
 - Método dos coeficientes 
 - Método dos comprimentos virtuais ou 
equivalentes 
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Método dos coeficientes 
g
V
kh
2
2

Expressão Geral das Perdas localizadas 
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Registros 
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Válvulas 
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Conexões 
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Resumo 
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Método dos Comprimentos equivalentes 
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Para peças metálicas, ferro galvanizado e ferro fundido 
Método dos Comprimentos equivalentes 
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Desafio 
Estimar a vazão da tubulação de ferro fundido e diâmetro 50mm, abaixo 
representada 
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Máquinas hidráulicas 
 São transformadores de energia que absorvem energia em uma forma e 
restituem em outra. 
 Entre os diversos tipos de máquinas, as máquinas hidráulicas são 
aquelas que promovem um intercâmbio entre a energia do fluido e a energia 
mecânica sem variação sensível de peso e volume específico. 
 
 Podem ser divididas em: 
 - máquina hidráulica motora: transforma a energia hidráulica em energia 
mecânica (ex.: turbinas hidráulicas e rodas d’água); 
 - máquina hidráulica geradora: transforma a energia mecânica em 
energia hidráulica (Ex. bombas). 
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Turbobombas – Princípio de funcionamento 
Supondo um vaso cilíndrico aberto, parcialmente cheio de água e submetido a uma 
força externa que promova o seu giro em torno do eixo de simetria, se tem uma 
situação mostrada na figura. 
Atingido o equilíbrio, a água sobe pelas pareces do vaso, compondo uma superfície 
livre chamada de parabolóide de revolução. No plano cartesiano, um ponto M (x,y) 
obedece a equação: 
Gerando pressões segundo 
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Turbobombas – Princípio de funcionamento 
há depressão junto ao centro 
do vaso (pontos para os quais y 
é negativo porque ho é negativo 
e é pequeno. 
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 Regime permanente intercalado por curto regime transitório com forte 
variação de pressão, podendo ocasionar deformações nas tubulações e compressão 
nos fluidos. 
 O golpe de aríete provoca ruídos desagradáveis, semelhantes ao de 
marteladas em metal. Pode romper as tubagens e danificar instalações. 
 A formulação de Bernoulli não se aplica ao fenômeno devido a pressão não 
ser constante. 
Transientes hidráulicos – Golpe de Aríete 
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Desenvolvimento das Pressões 
 
Transientes hidráulicos – Golpe de Aríete 
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Prof.Paulo CezarRiscos ao Sistema 
CONDIÇÕES INACEITÁVEIS POTENCIAIS CONSEQUÊNCIAS 
Pressões muito elevadas (superiores à 
pressão máxima de serviço admitida 
por um conduto, equipamento ou 
acessório) 
Deformação permanente ou ruptura de condutos e 
elementos acessórios; danos nas juntas, selagens e maciços 
de amarração; derrames para o exterior da tubulação, 
originando desperdício, poluição ambiental e risco de 
incêndio. 
Pressões muito baixas (inferiores à 
tensão de vapor do líquido escoado) 
Colapso de condutos; infiltrações nos condutos, através de 
juntas e selagens expostas a pressões inferiores à 
atmosférica; contaminação do fluido bombeado; risco de 
incêndio nos casos de transporte de determinados fluídos. 
Inversão do sentido de escoamento Danos nas bombas e extravasamento de tanques e 
reservatórios 
Deslocamento de condutos e vibração Danos em estruturas de suporte de condutas e na própria 
tubulação; danos em equipamento e estruturas adjacentes. 
Velocidades de escoamento demasiado 
baixas (inferiores a 0,30 m/s) 
Sedimentação de sólidos e entupimento de circuitos 
(principalmente em transporte de lamas) 
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Principais Causadores de Riscos ao Sistema 
 
Manobras bruscas de válvulas 
Paradas bruscas das bombas 
Manobras em sistemas de turbinas 
Ruptura da coluna 
Entrada de ar ou outros gases 
Sólidos na tubulação 
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