Aula 1 -1º Sem 2021

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Instituto Superior de Transportes e Comunicações
Hidráulica I
Docentes: Engº. António Da Rocha
Engª. Farida Alli
lecthidraulica@gmail.com
Engº A. Rocha
LECT – 3º Ano Ano: 2021
Engº A. Rocha
Instituto Superior de Transportes e Comunicações
Programa (1º Semestre)
1. Introdução à Hidráulica
- Evolução Histórica da Hidráulica
- Propriedades Físicas dos Fluídos
2. Hidrostática
- Lei Hidrostática de Pressões 
- Pressões Absolutas e Pressões Relativas
- Manómetros
- Impulsão Hidrostática
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3. Hidrocinemática
- Trajectória e Linhas de Corrente
- Escoamentos Variáveis, Permanentes e Uniformes
- Caudal, Velocidade Média numa Secção
- Equação de Continuidade
- Escoamentos Laminares e Turbulentos
4. Hidrodinâmica
-Teorema de Bernoulli
- Linha Piezométrica e Linha de Energia
- Tubo Piezómetrico ou Tubo de Prandtl e Tubo de Pitot
- Aplicação do Teorema de Bernoulli a um Tubo de Fluxo
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5. Escoamentos Sob Pressão
- Potência Hidráulica. Bombas e Turbinas
- Aplicação do Teorema de Euler – Quantidade de Movimento
- Escoamentos Laminares e Turbulentos. Experiência de Reynolds
- Rugosidade Absoluta e Relativa
- Ábaco de Moody e Lei de Escoamento de Colebrook-White
- Leis de Escoamento de Manning-Strickler, de Chezy e Tipo Monómias
- Escoamentos Permanentes Sob Pressão - Perdas de Carga Contínuas e
Localizadas
- Escoamentos Variáveis Sob Pressão - Golpe de Aríete - Análise
Qualitativa
- Elementos de Análise Quantitativa do Golpe de Aríete
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6. Redes prediais de abastecimento de água e de
drenagem de águas residuais domésticas
- Sistemas prediais de distribuição de água
- Sistemas prediais de drenagem de águas residuais
- Redes prediais de drenagem de águas pluviais
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Bibliografia básica
1. Quintela, António de Carvalho, Hidráulica 4ª e 5ª Edições:
Lisboa, Janeiro de 1981;
2. Lencastre, Armando, Hidráulica Geral, Edição Luso-Brasileira,
1700 Lisboa;
3. Matsinhe, Nelson e Rietveld, Luuk. (1992). Abastecimento de
água, Maputo
4. Lei de água e Regulamento dos Sistemas Públicos/Prediais de
Distribuição de Água e de Drenagem de Águas Residuais
5. Sousa, Eduardo Ribeiro, Manual de Saneamento Básico
(Volumes I e II) – IST, Lisboa
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Evolução Histórica da Hidráulica
O termo “Hidráulica”, é originário das palavras
gregas “hydros” e “aulos”, respectivamente
“Água” e “Condução”, é utilizado para designar
o conjunto de técnicas ligadas ao transporte de
fluídos (Gases e Líquidos), em geral e da água
em particular.
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Evolução Histórica da Hidráulica
A Hidráulica esteve presente ao longo de
praticamente toda a história da humanidade, em
função da necessidade essencial da água para a
vida humana.
Evolução Histórica da Hidráulica
Até o século VI a.C., as actividades humanas produtivas estavam
ligadas apenas à obtenção de alimentos directamente a partir da
natureza, através da caça, pesca e extravismo vegetal. Não havia,
portanto, actividades agrícolas e pecuárias organizadas e a
população, extremamente dispersa, vivia de forma nómada.
A engenharia em geral, e a Hidráulica, em particular , não
desempenhava nenhum papel significativo, sendo que os homens
se deslocavam até pontos onde suas demandas em relação à
água fossem atendidas.
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Evolução Histórica da Hidráulica
A água sempre foi utilizada pelos seres humanos como
recurso, seja para o próprio consumo ou fonte de alimentos.
O estabelecimento de um grupo de pessoas em um local era
determinado em grande parte pela presença de água nas
proximidades. É por isso que algumas cidades, nasceram
nas margens dos rios que lhe forneciam água para beber e
fazer a sua higiene, o peixe para fazer a alimentação,
servindo também como meio de transporte das suas
produções.
Nem sempre a água estava disponível em qualidade e quantidade
que pudesse atender a demanda.
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Evolução Histórica da Hidráulica
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Deste modo, tornou-se essencial a implantação dos
primeiros artefactos e obras de condução de água, que
estão na base do que conhecemos hoje como
“Engenharia Hidráulica”.
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O avanço da tecnologia possibilitou a utilização da água, em
grande quantidade, para a produção de energia eléctrica
nas centrais hidroeléctricas, isso quando o homem percebeu
que as quedas de água possuíam energia potencial para
movimentar as turbinas das centrais eléctricas, surgiram as
barragens para acumular as águas dos rios e canalizar o
fluxo de água, além de formar potentes quedas de águas. E
para a irrigação de grandes áreas agrícolas aprendeu-se a
desviar os cursos de rios e foram construídos grandes
açudes.
Evolução Histórica da Hidráulica
Encontram-se
vestígios de obras
hidráulicas dotados
de 4000 a 3000 a.C.
no Egipto, Iraque,
Índia, Paquistão,
Turquia, China etc.
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Saimel (Pombalino)
Cascões
1755 –colectores unitários
em malha.
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100 d.C. –Aquedutos
romanos
 1237 – Primeiro sistema de abastecimento de água
encanada de Londres, Inglaterra
 1455 – Primeira tubagem em ferro fundido no Castelo de
Dillenburgh, Alemanha
 1652 – Adutora de ferro fundido em Boston, Estados
Unidos
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1664 – Palácio de
Versailles na França
– Adutora em ferro
fundido com mais
de 22 km
 1754 – Pennsylvania -
Primeiro sistema de
 abastecimento de água 
nos Estados Unidos
 Estações Elevatórias de 
águas com bombas 
tocadas a vapor
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Um dos vestígio conhecidos mais antigo de obras hidráulicas -
sistemas de canais de irrigação e de navegação,
construídos pelos Sumério, na Mesopotâmia.
Estes canais constituíram o marco fundamental da civilização
Suméria e, pode-se dizer, também da Engenharia Hidráulica.
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Evolução Histórica da Hidráulica
Em todo este período da História não havia grandes
preocupações relativa às obras executadas;
conheciam-se e desenvolveram-se algumas técnicas
que permitiam apenas a execução das obras
necessárias.
Não havia um processo institucionalizado de
formalização, transmissão e desenvolvimento técnico e
científico. Em suma, havia “técnica” e não “engenharia”,
no sentido actual do termo.
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Evolução Histórica da Hidráulica
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Os primeiros pensamentos efectivamente científicos
relativos à Hidráulica são devidos aos Gregos.
Estas realizações ficaram no plano intelectual, e as
actividades manuais eram atribuídas principalmente aos
escravos (obras de engenharia).
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CONCEITO DE HIDRÁULICA
CONCEITO: é o ramo da mecânica que estuda o 
comportamento da água em equilíbrio ou em 
movimento
HIDROSTÁTICA – Estudo do comportamento do 
líquido em repouso
HIDRODINÂMICA – Estudo das leis e dos 
princípios que regem o movimento do líquido em 
carga (pressão) e em superfície livre (Ex.: rios)
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A Hidráulica, “aplica” as referidas leis e princípios a diversos ramos da
engenharia como:
Hidráulica urbana – (1) Sistemas de Abastecimento de Água, (2) Sistemas
de Drenagem de Águas Residuais Doméstica e de Águas Pluviais; (3)
Sistemas Prediais de Abastecimento de Água e de Drenagem de Águas
Residuais;Aproveitamentos Hidráulicos: (1) Barragens e Respectivos Órgãos de
Segurança (Descarregadores, Descargas, Tomadas de Água) e Açudes;
Hidráulica Agrícola – (1) Sistema de Rega e (2) Sistemas de
Drenagem Agrícola;
Etc…
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CONCEITO DE HIDRÁULICA
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SISTEMA DE UNIDADES
Na Hidráulica o profissional irá trabalhar com inúmeras
grandezas, portanto o domínio das unidades e dos
factores de conversão é requisito básico para a
elaboração dos projectos. As principais grandezas
são:
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Na maioria das aplicações Hidráulicas e Recursos Hídricos, o fluído
utilizado é a água.
Entretanto, o profissional pode vir a trabalhar com outros tipos de fluídos,
como por exemplo: óleos, mercúrio, glicerina, mercúrio, Butano,
Propano etc. Os fluídos podem ser caracterizados pelas suas
propriedades. As principais são:
 Massa Específica ou Volúmica;
 Peso Específico ou Volúmico;
 Densidade;
 Viscosidade
 Tensão de Saturação do Vapor de Água
Propriedades Físicas dos Fluídos
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Massa Volúmica, Peso Volúmico e Densidade
Fluido é qualquer substância não sólida capaz de escoar e assumir a
forma do recipiente que o contém.
Os fluidos podem ser divididos em líquidos e gases. Os líquidos são
aqueles que, quando colocados num recipiente, tomam o formato deste,
apresentando porém uma superfície livre; enquanto que os gases
preenchem totalmente o recipiente, sem apresentar nenhuma superfície
livre.
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Massa Volúmica ou Específica - 
É a sua massa por unidade de volume.
ρ: massa específica; m : massa; V : volume
As unidades mais usuais são: S.I- kg/m³, kg/dm³, g/cm³ e lb/ft³.
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V
m

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Peso Específico ou Volúmico -
É o seu peso por unidade de volume.
γ: peso específico
P : peso
V : volume
As unidades mais usuais são: S.I. - N/m³ ; kgf/m³; kgf/dm³; e lbf/ft³.
V
P

Densidade Relativa – d ou
É a relação entre seu peso específico e o peso específico de uma
substância padrão.
d : densidade
γ: peso específico
γágua : peso específico da água 
A densidade assim definida é adimensional e é também denominada POR
peso específico relativo.


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OH
d
2



OH
d
2



Para líquidos, em geral toma-
se a água como referência
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Como o peso específico de uma substância é o produto de
sua massa pela constante aceleração da gravidade, resulta a
seguinte relação entre peso específico e massa específica:
γ: peso específico
ρ: massa específica
g : aceleração da gravidade
gg
V
m
V
P
**  
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Viscosidade 
Representação 
da viscosidade.
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• Viscosidade Dinâmica (μ)
- A viscosidade dinâmica representa a força por unidade de área
necessária ao arrastamento de uma camada de um fluído em
relação à outra camada do mesmo fluído;
- Unidade: N.s/m2;
- Água (20ºC): 1,01 x 10-3 N.s/m2.
• Viscosidade Cinemática (ν)
- A viscosidade cinemática representa a razão entre a
viscosidade dinâmica e a massa específica do fluído;
V -Viscosidade 
cinemática ρ
μ
ν
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VISCOSIDADE DINÂMICA OU ABSOLUTA: A viscosidade
dinâmica ou absoluta exprime a medida das forças internas de
atrito do fluido e é justamente o coeficiente de
proporcionalidade entre a tensão de cisalhamento e o
gradiente de velocidade da Lei deNewton.
O símbolo normalmente utilizado para indicá-lo é a letra “μ” e
as unidades mais usuais são o Centipoise(cP), o Poise(1P =
1dyn.s/m²), kgf.s/m², o segundo pascal (s.Pa).
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VISCOSIDADE CINEMÁTICA: A viscosidade cinemática leva também em
consideração a inércia e é definida como o quociente entre a viscosidade dinâmica
e a massa específica, ou seja:
: viscosidade cinemática
μ: viscosidade dinâmica
ρ: massa específica
Como indicado acima, o símbolo normalmente utilizado para Viscosidade
Cinemática é a letra “ ” e a unidades, no S.I. é o m²/s, e as mais usuais são o
Centistoke(cSt) e o Stoke (1St = 1cm²/s).
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



 
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Tensão/Pressão de Saturação do Vapor de um Líquido
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A pressão à qual um líquido entra em ebulição, em linguagem
comum ferve, é designada por pressão de vapor (tV).
Esta pressão é uma função da temperatura.
Exemplo: a água entra em ebulição quando a sua temperatura é
elevada de modo a que a pressão de vapor atinja o valor da pressão
atmosférica do local.
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Problema:
Um líquido tem viscosidade igual a 0,06 kg/m.s e
massa volúmica igual a 950000 g/m³, calcule:
a) o seu peso volúmico
b) a sua densidade;
c) a sua viscosidade cinemática.
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Dados Importantes
3/9810
1
2
2
mN
d
OH
OH



Exercícios 1
Se 5600 litros de óleo pesam 46803.51 N, calcule o seu peso volúmico, a
sua massa específica e a sua densidade relativa.
Nota: As unidades devem estar no SI
Exercício 2
Se 5800 litros óleo pesam 48.72 KN, calcule o seu peso volúmico, a sua
massa específica, a sua densidade relativa e viscosidade Cinemática
sabendo que o líquido tem viscosidade 0,039 Kg/m.s.
Nkgf
mKgOH
81.91
/1000 3
2


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Exercício 3: Sabendo-se que 5 m³ de um óleo combustível , a
27ºC pesam 250 kgf, calcular o peso específico e sua
densidade.