AULA 1 - Introdução e revisão_2019_2

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D E PA R TA M E N TO D E E N G E N H A R I A 
H I D R Á U L I C A E H I D R O LO G I A A P L I C A DA 
 
AULA 01 – INTRODUÇÃO 
PROF.ª ESP. GISELA SOUSA 
REF.: AZEVEDO NETO, MANUAL DE HIDRÁULICA. 8ª ED. CAP. 1, 2, 3 e 4 
 
PLANO DE ENSINO 
 CURSO: Engenharia Civil 
 DISCIPLINA: Hidráulica e Hidrologia Aplicada 
 SÉRIE: 6° Semestre 
 CARGA HORÁRIA SEMANAL: 3 horas-aula 
 CARGA HORÁRIA SEMESTRAL: 60 horas-aula 
 
 
PLANO DE ENSINO 
 I - EMENTA 
 Escoamentos com superfície livre. Número de Froude. Canais. 
Movimento Uniforme. Dissipadores de Energia. Modelos reduzidos. 
Pluviometria e Drenagem. 
PLANO DE ENSINO 
 II - OBJETIVOS GERAIS 
 Desenvolver o raciocínio, o interesse e a intuição técnico-científica a do aluno. 
Incentivar o interesse pelo conhecimento da hidráulica e da hidrologia. 
Desenvolver no aluno a necessária conceituação da importância de 
compatibilizar os conceitos de engenharia hidráulica e hidrológica com as 
condições de meio ambiente circundante. Apresentação da circulação e 
escoamento da água na natureza e fenômenos correlatos. Quantificação 
desses fenômenos de escoamentos para aplicação em engenharia civil. 
 
PLANO DE ENSINO 
 III - OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
 Desenvolver no aluno aptidão para a utilização de conceitos da Hidráulica e 
Hidrologia na Engenharia Civil. Desenvolver aptidão para resolução de 
projetos de obras hidráulicas e seu embasamento hidrológico. Fornecer 
subsídios para o aprendizado de outras disciplinas que utilizem os 
conhecimentos da hidráulica e hidrológica. Quantificação de fenômenos 
hidrológicos: chuva, evapotranspiração, infiltração e escoamento superficial 
utilizando modelos matemáticos determinísticos e estatísticos. Aplicações 
práticas. 
 
PLANO DE ENSINO 
 IV - CONTEÚDO PROGRAMÁTICO 
 Movimento Permanente Uniforme em Canais. 
 Canais retangulares, trapezoidais naturais e artificiais. 
 Rugosidade. 
 Perfil de Velocidades. 
 Dimensionamento de Canais. 
 Retificação de Canais. 
 Movimento Turbulento Uniforme em Canais. 
 
 
PLANO DE ENSINO 
 Movimento Variado nos Canais. 
 Escoamento Crítico. 
 Ressalto Hidráulico. 
 Remanso. 
 Semelhança Dinâmica. 
 Modelos reduzidos. 
 Pluviometria e Projetos de Drenagem. 
 
PLANO DE ENSINO 
 V - ESTRATÉGIA DE TRABALHO 
 A metodologia de ensino consiste em incentivar o aprendizado do aluno, 
baseado no seguinte conteúdo: intensa participação em aula buscando 
raciocinar e assimilar o conteúdo trabalho; analogias da hidráulica com o 
conteúdo já assimilado de Física pelo aluno; exemplos práticos de aplicação 
em várias áreas da Engenharia, despertando o interesse do aluno; projeção 
de slides de obras e rios para visualização dos conceitos físicos da matéria; 
aulas de experimentos de laboratório. Aulas expositivas. Lista de exercícios. 
Trabalho didático voltado à aplicação de conceitos. 
PLANO DE ENSINO 
 VI - AVALIAÇÃO 
 O desempenho do aluno será avaliado de acordo com o regulamento vigente 
na Universidade. 
 
PLANO DE ENSINO 
 VII – BIBLIOGRAFIA 
 
 BÁSICA 
 AZEVEDO NETO, J. M. “Manual de Hidráulica”, Editora Edgard Blucher, 
São Paulo, 2008. 
 TUCCI, M.E. CARLOS A. “Hidrologia”,UFRGs, Rio Grande do Sul, 2008. 
 BAPTISTA, MARCIO BENEDITO; LARA, MARCIA, “Fundamentos de 
Engenharia Hidráulica”, Editora UFMG, Minas Gerais, 2003. 
 
PLANO DE ENSINO 
 COMPLEMENTAR 
GRIBBIN, JOHN E.,“Introdução à Hidráulica, Hidrologia e Gestão de Águas 
Pluviais”, Editora Cengage Learning, 3a Edição, São Paulo, 2009. 
CHOW, V. T. “Open-Channel Hydraulics”,EditoraMcGraw Hill – International, 
2000 (atual). 
VILELA, S. M; MATTOS, A. “Hidrologia Aplicada”, Editora MC Graw Hill, São Paulo, 
2000. 
LENCASTRE, A. “Manual de Hidráulica Geral”, Editora Edgard Blucher, São Paulo, 
2000 (atual). 
PIMENTA, C.F. “Curso de Hidráulica Geral”, Editora LTC, Rio de Janeiro, 2006. 
 
1. INTRODUÇÃO À HIDRÁULICA 
 Hidráulica – do grego: 
hydor, água e 
aulos, tubo, condução. 
 Então: Condução de água. 
 Porém, abrange mais que isto: É O ESTUDO DO 
COMPORTAMENTO DA ÁGUA, E DE OUTROS LÍQUIDOS, 
EM REPOUSO OU EM MOVIMENTO. 
 
 
HIDRÁULICA 
GERAL OU 
TEÓRICA 
HIDROSTÁTICA 
HIDROCINEMÁTICA 
HIDRODINÂMICA 
APLICADA URBANA 
ABASTECIMENTO 
DE ÁGUA 
ESGOTAMENTO 
SANITÁRIO 
DRENAGEM 
PLUVIAL 
INSTALAÇÕES 
PREDIAIS 
RURAL 
DRENAGEM 
IRRIGAÇÃO 
1.1 PARTES DA HIDRÁULICA 
 HIDROSTÁTICA: 
 Trata dos fluidos em repouso ou equilíbrio 
 
HIDROCINEMÁTICA: 
 Velocidades e trajetórias, sem considerar forças ou energias 
 
HIDRODINÂMICA: 
 Velocidades, acelerações e forças que atuam em fluidos em movimentos. 
 
 
 
 
1.3 SÍMBOLOS 
ADOTADOS E 
UNIDADES USUAIS 
GRANDEZAS Unidade no SI Símbolo Relação com unidades 
básicas 
Massa Quilograma Kg 
Comprimento Metro m 
Tempo Segundo s 
Área m² 
Temperatura Kelvin K 
Volume m³ 
Aceleração m/s 
Massa Específica Kg/m³ 
Frequência Hertz s^(-1) 
Força Newton Kg.m/s² 
Pressão Pascal N/m² 
Energia Joule N.m 
Potência Watt J/s 
Viscosidade Dinâmica Poise 0,1N.s/m² 
Viscosidade Cinemática Stokes 10^(-4).m²/s 
Momento de Inércia M^4 
Tensão superficial N/m 
Peso Específico N/m³ 
1.4 PROPRIEDADES DOS FLUIDOS, CONCEITOS 
 FLUIDOS: Líquidos e Gases 
 
LÍQUIDOS: superfície livre, pouco compressíveis, resistem pouco a tração e e muito pouco a 
esforços cortantes. 
 
GASES: São altamente compressíveis e de pequena densidade relativa aos líquidos. 
 
Os estados físicos da água (sólido, líquido e gasoso) são resultado da maior ou menor 
proximidade e do arranjo entre as moléculas (H2O), e, portanto, da energia presente 
em forma de pressão e temperatura. Uma caloria é a energia requerida para aquecer 
um grama de água, de um grau kelvin (ou Celsius) 
 
1.4 PROPRIEDADES DOS FLUIDOS, CONCEITOS 
Diagrama de fases 
P
re
ss
ã
o
 d
e
 V
a
p
o
r 
d
a
 á
g
ua
 
1.4.2 MASSA ESPECÍFICA, DENSIDADE E PESO 
ESPECÍFICO 
Massa específica (densidade absoluta): massa de um líquido em uma unidade de volume (kg/m³); 
Pode alterar pelas condições de temperatura e pressão. 
Peso específico: peso da unidade de volume do flúido (N/m³), massa x aceleração da 
gravidade; 
Densidade (densidade relativa): relação entre a massa específica do material e a massa 
específica de um outro material tomando como base (adimensional). Para os líquidos, geralmente 
essa base é a água a 3,98°C (massa específica máxima), e para os gases, adota-se o ar como 
referência (0° e 1 atm). Exemplo: mercúrio – 13,6; água salgada 1,04. 
Densidade da água = 1 
Massa específica da água = 1000kg/m³ 
Peso específico = 9800 N/m³ 
 
OUTRAS CARACTERÍSTICAS: 
Compressibilidade 
Elasticidade 
Viscosidade 
Coesão, adesão e tensão superficial; 
 
4. HIDRODINÂMICA: MOVIMENTO DOS FLÚIDOS 
 Em uma determinada seção transversal ao fluxo, o volume de líquido que atravessa 
essa seção na unidade de tempo denomina-se 
 
 VAZÃO: Q (m³/s) 
 
 
4.3 CLASSIFICAÇÃO DOS MOVIMENTOS 
MOVIMENTO 
PERMANENTE 
UNIFORME 
NÃO 
UNIFORME 
ACELERADO 
NÃO 
ACELERADO 
NÃO 
PERMANENTE 
VAZÃO VELOCIDADE 
4.4. REGIMES DE ESCOAMENTO 
Regime Laminar: trajetória das partículas paralelas. 
Regime Turbulento: movimento desordenado das partículas. 
4.5. LINHAS E TUBOS DE CORRENTE 
Linhas de corrente são as linhas orientadas segundo a velocidade do líquido e não 
são atravessadas por partículas do fluido. 
Tubo de corrente é uma figura imaginária, limitada por linhas de corrente 
4.7 EQUAÇÃO DA CONTINUIDADE 
𝑸 = 𝒗.𝑨 
 
 Q=vazão (m³/s) 
 A=área da seção de escoamento (m²) 
 v=velocidade média da seção (m/s) 
 
 Essa equação é de grande importância em todos os problemas da Hidrodinâmica. 
EX.4.1 
 Verificou-se que a velocidade econômica para uma extensa linha de recalque é 1,05 
m/s. A vazão necessária a ser fornecida pelas bombas é de 450 m³/hora. 
Determinar o diâmetro da linha. 
EX 4.2 
 Em um edifício de 12 pavimentos,a vazão máxima provável, devida ao uso de 
diversos aparelhos, em uma coluna de distribuição de 60 mm de diâmetro, é de 7,5 
l/s. Determinar a velocidade de escoamento. 
4.11 TEOREMA DE BERNOULLI PARA LÍQUIDOS 
PERFEITOS 
 
 𝑧 = carga geométrica ou posição (m); 
 
𝑝
𝛾
=
𝑝𝑟𝑒𝑠𝑠ã𝑜(
𝑁
𝑚2
) 
𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐í𝑓𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑎 á𝑔𝑢𝑎(
9800𝑁
𝑚3
)
 = carga de pressão, 
profundidade da água; 
 𝑣
2
2𝑔 = Carga de velocidade ou dinâmica
𝑚2/𝑠²
𝑚/𝑠²
= 𝑚 . 
 
𝑧1 +
𝑝1
𝛾
+
𝑣1
2
2𝑔
= 𝑧2 +
𝑝2
𝛾
+
𝑣2
2
2𝑔
= 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 
EX. 4.3 
 A água escoa pelo tubo indicado na figura 4.10, cuja seção varia do ponto 1 ao 
ponto 2, de 100 cm² para 50 cm². Em 1, a pressão é de 0,5 kgf/cm² e a elevação 
100, ao passo que, no ponto 2, a pressão é de 3,38 kgf/cm² na elevação 70. 
calcular a vazão em litros por segundo. 
 
EXERCÍCIOS 
 1. Supondo que a figura representa um bloco homogêneo de ferro, responda: 
 A) Qual a sua massa específica, sabendo que sua massa é igual a 15.200 kg? 
 B) Qual o seu peso específico? 
 C) Qual a sua densidade relativa? 
 
 2. A massa específica da gasolina é 𝜌 = 0,66 g/cm³. Em um tanque com 
 capacidade para 10.000 litros, qual a massa da gasolina correspondente? 
 3. Calcular o peso específico de um cano metálico de 6kg e volume tubular 
 de 0,4 litros. 
 
 Resp. 150.000N/m³ 
 4. O heptano e o octano são duas substâncias que entram na composição da 
gasolina. Suas massas específicas valem, respectivamente, 0,68 g/cm³ e 0,70 g/cm³. 
Desejamos saber a densidade da gasolina obtida, misturando-se 65 cm³ de heptano 
e 35 cm³ de octano. 
 
 Resp. 0,687g/cm³