Aula 3 - Conceitos Básicos e Exercícios - Periodo de suspensão de aulas

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HIDRÁULICA APLICADA
CONCEITOS BÁSICOS E ESCOAMENTOS
POR:
HILBERTH VIANA
HIDRAULICA APLICADA
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CONCEITOS BÁSICOS
Obras hidráulicas fazem parte da história antiga. Existiam canais de 
irrigação nas planícies dos rios Tigres e Eufrates.
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CONCEITOS BÁSICOS
Coletores de esgoto e sistema de irrigação Babilônia desde 3750 a.C.
HIDRÁULICA APLICADA
CONCEITOS BÁSICOS
Aquedutos Romanos 150 a.C.
HIDRÁULICA APLICADA
CONCEITOS BÁSICOS
Sistema de captação de água rudimentar
HIDRÁULICA APLICADA
Ilustrações: Parafuso de Arquimedes
CONCEITOS BÁSICOS
Sistema de captação de água rudimentar
HIDRÁULICA APLICADA
Ilustrações: Chain Pump System 
(“Sistema de Bomba de Corrente ou Cadeia”)
CONCEITOS BÁSICOS
HIDRÁULICA APLICADA
CONCEITOS BÁSICOS
Etimologia da palavra Hidráulica:
HIDRÁULICA APLICADA
Do grego hydor, água e aulos, tubo, condução, em outras palavras, 
condução de água.
“(...) estudo do comportamento da água e de outros líquidos, quer em 
repouso, quer em movimento.”
CONCEITOS BÁSICOS
Divisão de campo
HIDRÁULICA APLICADA
Hidrostática: investiga esforços a que estão submetidos os líquidos em 
equilíbrio.
Hidrodinâmica: tem por objetivo o estudo dos líquidos em movimento
CONCEITOS BÁSICOS
Divisão de campo: Hidráulica Aplicada
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CONCEITOS BÁSICOS
HIDRÁULICA APLICADA
Mecânica dos fluídos abrange também problemas relativos a líquidos e gases, 
avaliando comportamento em repouso ou em deslocamento, considerando suas 
possíveis mudanças frente às condições diversas de temperatura e pressão.
CONCEITOS BÁSICOS
HIDRÁULICA APLICADA
Fluído: são corpos cujas moléculas tem propriedades de se mover, umas em 
relação às outras, sob ação de forças de mínima grandeza.
Propriedades
• Massa específica;
• Peso específico;
• Densidade;
• Compressibilidade;
• Elasticidade;
• Viscosidade.
CONCEITOS BÁSICOS
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Massa específica: é definida como a massa de substância contida numa unidade 
de volume (no SI é Kg/m³), é designada por “r ”.
CONCEITOS BÁSICOS
HIDRÁULICA APLICADA
Peso específico: é definido como o peso de uma substância contido numa 
unidade de volume, (no SI é N/m³), é designada por “g ”.
g = r * g
Utilizado para caracterizar o peso do sistema fluido, enquanto que a massa 
específica caracteriza a massa do sistema.
CONCEITOS BÁSICOS
HIDRÁULICA APLICADA
Densidade: é a razão entre a massa específica do fluido com a massa específica 
da água numa certa temperatura (geralmente 4 ºC)
SG= r/ r água
CONCEITOS BÁSICOS
HIDRÁULICA APLICADA
Compressibilidade: é a propriedade que tem os corpos de reduzir seus volumes, 
sob ação de pressões externas.
Elasticidade: é a propriedade que tem os líquidos de aumentar seu volume 
quando diminuímos a pressão de onde está contido.
CONCEITOS BÁSICOS
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Dimensões Associadas
CONCEITOS BÁSICOS
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Sistema de Unidades
CONCEITOS BÁSICOS
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Viscosidade e Atrito Interno: é a propriedade dos fluidos responsável pela sua 
resistência à deformação, ou ainda, capacidade do fluido em converter energia 
cinética em calor, ou a capacidade do fluido em resistir ao cisalhamento
Quando um fluido escoa, verifica-se um movimento relativo entre as suas
partículas, resultando um atrito entre elas, logo percebe-se que a viscosidade
possui uma associação com a coesão das partículas do fluido.
CONCEITOS BÁSICOS
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Atrito Interno: pode ser evidenciado, por exemplo, imprimindo-se a um
cilindro contendo um líquido um movimento de rotação em torno do seu
eixo, dentro de pouco tempo, todo o líquido passa a participar do mesmo
movimento, assumindo a forma parabólica, conforme imagem a seguir:
CONCEITOS BÁSICOS
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Viscosidade
Considerando os esforços internos que se opõem à velocidade de
deformação no interior de um líquido, e as partículas contidas em duas
lâminas paralelas de área (A) movendo-se à distância (Δn), com velocidades
diferentes (v) e (v + Δv), conforme a figura seguir:
CONCEITOS BÁSICOS
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Podemos deduzir que a segunda lâmina tenderá a acelerar a primeira e a
primeira a retardar a segunda. Nesse caso a força tangencial (F) decorrente
dessa diferença de velocidade será proporcional ao gradiente de velocidade
(Dv), seguindo a formulação a seguir:
Onde “µ” é um coeficiente
característico do fluido, em
determinada temperatura e
pressão, que se denomina
coeficiente de viscosidade
dinâmica ou viscosidade.
Equação da viscosidade 
de Newton
ou
CONCEITOS BÁSICOS
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No sistema (SI), a unidade de “µ” denomina-se pouiseuille, abreviatura “Pℓ ”;
e, no sistema (mks), denomina-se poise, abreviatura “P”.
Dividindo o valor da viscosidade “µ” pela massa específica do fluido “ρ”,
obtém-se a “viscosidade cinemática” “ucn”, ou seja:
ucn = No Sistema Internacional é dada em m2/s.
CONCEITOS BÁSICOS
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IMPORTANTE:
Os fluidos que obedecem a equação da viscosidade de Newton, ou seja, em
que há uma relação linear entre o valor da tensão de cisalhamento aplicada
e a velocidade de deformação resultante, em outras palavras, quando a
viscosidade dinâmica “ucn” é constante, são denominados fluidos
newtonianos, incluindo a água, líquidos finos assemelhados e os gases de
maneira geral.
CONCEITOS BÁSICOS
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Qualquer fluido que não obedece essa relação entre o valor da tensão de
cisalhamento e a velocidade de deformação resultante são denominados
fluidos não-newtonianos, e são divididos em:
Tipo (1) – a viscosidade não varia com o estado de agitação. Embora não
obedeça à proporcionalidade linear da equação da viscosidade de Newton,
obedece equações semelhantes em que, por exemplo, o coeficiente de
viscosidade cinemática está elevado a uma potência.
CONCEITOS BÁSICOS
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Tipo (2) – “tixotrópicos*”, em que a viscosidade cai com o aumento da
agitação. Em bombeamentos, podem ser tratados como newtonianos desde
que introduzidos no sistema a partir de certa velocidade ou agitação.
Exemplo: lodos adensados de estações de tratamento de esgotos.
Tipo (3) – “dilatantes”, em que a viscosidade aumenta com o aumento da
agitação. Exemplo: algumas pastas industriais, o melado da cana de açúcar.
(*) O fluido tixotrópico demora um tempo finito para alcançar uma viscosidade de
equilíbrio quando ocorre uma mudança instantânea no ritmo do cisalhamento.
CONCEITOS BÁSICOS
HIDRÁULICA APLICADA
IMPORTANTE: A viscosidade varia consideravelmente com a temperatura!!!
Variação da viscosidade “m” da água doce com a temperatura
CONCEITOS BÁSICOS
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IMPORTANTE: A viscosidade varia consideravelmente com a temperatura!!!
Variação da viscosidade “ucn” da água doce com a temperatura
CONCEITOS BÁSICOS
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COMPORTAMENTO DOS FLUIDOS
Diagrama Cisalhamento x Deformação
CONCEITOS BÁSICOS
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Atrito Externo: é à resistência ao deslizamento de fluidos ao longo de
superfícies sólidas, de outro modo, pode-se dizer que atrito externo é uma
consequência da ação de freio exercida por uma camada estacionária
sobre as demais partículas em movimento.
CONCEITOS BÁSICOS
HIDRÁULICA APLICADA
Um exemplo de atrito externo é o que ocorre com o escoamento de um
líquido em um tubo. Forma-se junto às paredes uma película fluida que
não participa do movimento, durante esse movimento, junto à parede do
tubo, a velocidade é zero e máxima na parte central.
CONCEITOS BÁSICOS
HIDRÁULICA APLICADA
Devido ao atrito e, principalmente, da viscosidade, o escoamento de um
líquido numa canalização só ocorre com certa perda de energia,
denominada “perda de carga”.
CONCEITOS BÁSICOS
HIDRÁULICA APLICADA
1ª Questão) O ensaio à temperatura
constante de 20°C dos corpos materiais A,
B e C apresentou os resultados numéricos
ao lado. Classifique os corpos e, se
possível, determine os coeficientes de
viscosidade dinâmica. Sugestão: Fazer os
diagramas =m( / ).PRINCIPAL
1. 1. AZEVEDO NETO, J.M. de; ALVAREZ, G.A. Manual de Hidráulica. 8. Ed. São 
Paulo. Edgard Blucher, 2012. 680 p.
2. MACINTYRE, A.J. Bombas e Instalações de Bombeamento. 2ª Ed. São Paulo: LTC, 
1997.
3. PORTO, R.M. Hidráulica Básica. 4. ed. São Carlos: EESC-USP, 2006. 540p.
COMPLEMENTAR
FOX R.W.; McDONALD, A. Introdução à Mecânica dos Fluidos. 9° Ed. Rio de Janeiro: 
LTC, 2018.