Hidráulica_2020 1 - Orifícios

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Dr. Hugo Mozer Barros 
Eustáquio
ORIFÍCIOS.
CENTRO 
UNIVERSITÁRIO FACEX
Engenharia Civil
Hidráulica
Estudo dos 
orifícios.
Orifícios são perfurações geralmente em forma geométrica definida feitas abaixo da superfície livre do líquido em 
paredes de reservatórios, tanques, canais ou canalizações.
Classificação:
Quanto a forma ➔ circulares, retangulares;
Quanto as dimensões relativas ➔ pequenos e grandes.
Quanto a natureza da parede ➔ em paredes delgadas e em paredes espessas.
CONCEITOS IMPORTANTES.
Classificação dos orifícios
Estudo dos 
orifícios.
As paredes são consideradas delgadas quando o jato do líquido apenas toca a perfuração em uma linha que 
constitui o perímetro do orifício. Em uma parede espessa, verifica-se a aderência do jato.
❑Orifício com parede delgada é obtido com a chapa
fina ou pelo corte em bisel. Esse acabamento não é
necessário quando a espessura e da chapa é inferior a
1,5 vezes o diâmetro nominal (DN) do orifício.
❑Espessura e maior que 1,5xDN o jato poderá colar
no interior da parede transformando-o em um orifício
de parede espessa.
❑Se e estiver entre 2 e 3 vezes o DN, teremos um
bocal.
e<1,5DN e>1,5DNBisselada
CONCEITOS IMPORTANTES.
Classificação dos orifícios
Estudo dos 
orifícios.
❑Após o toque nas bordas os filetes de água
continuam a convergir até uma secção A2 contraída
chamada de vena contracta.
❑Coeficiente de contração => Relação entre a área
da secção contraída e a área do orifício.
Cc = A2 / A
O valor médio de Cc é 0,62. Mas há valores 
tabelados associados a altura da carga h e diâmetro 
dos orifícios.
CONCEITOS IMPORTANTES.
Coeficiente de contração nos orifícios
Estudo dos 
orifícios.
Aplicação Bernoulli na secção 1 e 2.
➔ Velocidade de aproximação (V1) é muito pequena em relação a V2.
Considerando o caso mais comum que é a veia líquida 
escoando na atmosfera:
P1 = Pa = P2
Expressão de Torricelli 
CÁLCULO DA VAZÃO EM ORIFÍCIOS.
v2
2 = 2. g. ℎ +
𝑃1 −𝑃2
𝛾
Reorganizando a equação:
𝑣2 = 2𝑔ℎ
Estudo dos 
orifícios.
V2 é uma velocidade teórica porque não considera as perdas existentes, na 
verdade V2,real < V2. Para isso introduz o coeficiente de redução de velocidade Cv
Cv = V2,R/V2 O valor médio de é 0,985.
A vazão será dada por: Q = A . V = A2 . V2,R
Denomina-se Coeficiente de descarga, Cd:
CÁLCULO DA VAZÃO EM ORIFÍCIOS.
Com a dificuldade de determinação de A2, usa-se o coeficiente de 
contração: Cc = A2 / A
𝑄 = 𝐴1. 𝐶𝑐. 𝐶𝑣 2. 𝑔. ℎ
𝐶𝑑 = 𝐶𝑐. 𝐶𝑣
𝑉2, 𝑅 = 𝐶𝑣. 𝑉2 = 𝐶𝑣 2. 𝑔. ℎ
Estudo dos 
orifícios.
Então tem-se:
Fórmula geral para pequenos orifícios.
Para orifícios em geral:
CÁLCULO DA VAZÃO EM ORIFÍCIOS.
𝑄 = 𝐴. 𝐶𝑑 2. 𝑔. ℎ
𝐶𝑑 = 𝐶𝑐. 𝐶𝑣 = 0,62 . 0.985 = 0,61
Estudo dos 
orifícios.
❑Veia escoando em massa líquidas.
❑A expressão de Torricelli deve ser mantida porém a carga
h deve ser considerada a diferença entre as cargas
montante e jusante (h1-h2).
❑Coeficientes de descargas são ligeiramente inferiores aos
indicados para orifícios com descarga livre.
ORIFÍCIOS AFOGADOS ABERTOS EM PAREDES VERTICAIS 
DELGADAS.
𝑣2 = 2𝑔ℎ
ℎ = ℎ1 − ℎ2
Estudo dos 
orifícios.
Em algumas situações a contração da veia pode ser afetada,
modificada ou até mesmo suprimida, alterando a vazão (pelo
aumento da pressão).
Para que seja completa a contração é preciso que o orifício
esteja localizado a uma distância do fundo ou das paredes
laterais. Caso isso não ocorra é necessário uma correção no
coeficiente de descarga.
CONTRAÇÃO INCOMPLETA DA VEIA 
𝐶′𝑑 = 𝐶𝑑. (1 + 0,15. 𝑘)
Estudo dos 
orifícios.Exercício 01
Em uma fábrica encontra-se a instalação indicada no esquema,
compreendendo dois tanques de chapas metálicas, em comunicação
por um ofício circular de diâmetro DN = “d”, seguindo de uma
descarga para a atmosfera através de um orifício quadrado com lado
de 0,1m, rente ao fundo. Determinar o valor máximo de “d” para
que não haja transbordamento no segundo tanque.
Estudo dos 
orifícios.
Referências
Básica:
Bibliografia Básica: 
AZEVEDO NETO, J.M. et al. Manual de hidráulica. 8. ed. São Paulo: Edgard Blucher, 1998. 
MACINTYRE, A. J. Bombas e Instalações de Bombeamento. Rio de Janeiro: Guanabara Dois, 1980. 
HOUGHTALEN, R. J.; HWANG, N H C; AKAN, A. O. Engenharia Hidráulica. São Paulo: Pearson, 2012. 
Bibliografia Complementar: 
SANTOS, SÉRGIO LOPES DOS. Bombas & Instalações Hidráulicas. LCTE Editora, 2007. 
BAPTISTA, Marcio; LARA, Marcia. Fundamentos de Engenharia Hidráulica. 3 ed. Belo Horizonte: UFMG, 
2010. 
COUTO, L. M. M. Elementos da Hidráulica. 1 ed. Brasília: UNB, 2012. 
FALCO, Reinaldo de. Bombas Industriais. Rio de Janeiro: Interciência, 1998. 
BRUNETTI, Franco. Mecânica dos Fluidos. 2 ed. São Paulo: Pearson, 2008.