Estudo Dirigido de Hidráulica na Engenharia Civil

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FACULDADE ÚNICA DE IPATINGA 
 
 
 
SAMUEL CARNEIRO MOREIRA 
 
 
 
 
ESTUDO DIRIGIDO 
DE HIDRÁULICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ubá-MG 
2021 
 
 
 
SAMUEL CARNEIRO MOREIRA 
 
 
 
 
 
 
ESTUDO DIRIGIDO 
DE HIDRÁULICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ubá-MG 
2021 
Estudo Dirigido apresentado como 
parte das exigências para aprovação 
no componente curricular Hidráulica 
do curso de Engenharia Civil da 
Faculdade Única. 
SUMÁRIO 
 
1 Introdução ------------------------------------------------------------------------------ 4 
2 Desenvolvimento -------------------------------------------------------------------- 4 
2.1 Condutos sob Pressão: Livre e Forçado -------------------------------------- 4 
2.2 Regime de escoamento: Permanente e Não Permanente --------------- 5 
2.3 Variação na trajetória das partículas: Uniforme e Variado --------------- 5 
2.4 Experimento de Reynolds -------------------------------------------------------- 6 
3 Conclusão ------------------------------------------------------------------------------ 7 
4 Referências ---------------------------------------------------------------------------- 8 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Introdução 
 Hidráulica é uma área que estuda as características físicas dos fluidos em seu 
estado líquido, seja em repouso ou em movimento. Também conhecida como Mecânica 
do Fluidos, ela é responsável por identificar o comportamento e uso dos fluidos 
confinados ou em escoamento, como uma forma deles atuarem como sistemas 
transmissores de energia. 
 Através dos seus estudos, é possível conhecer as leis que regem o transporte, a 
conversão de energia, a regulação e o controle dos fluidos agindo sob efeito de variáveis 
como pressão, vazão, temperatura, viscosidade, etc. 
 A hidráulica tem seus olhos voltados basicamente ao estudo dos escoamentos da 
água, entender sobre os condutos por onde a água escoa, por exemplo, pode ser 
extremamente útil na hora de encontrar soluções. 
 Nas obras da Engenharia Civil o escoamento tem como finalidade fazer a 
distribuição de água, em quantidade suficiente e sob pressão adequada a todos as 
peças de utilização e aparelhos sanitários da edificação, promover a coleta e o 
afastamento adequados das águas pluviais e das águas servidas, impedir o retorno de 
águas poluídas nas canalizações de alimentação dos aparelhos bem como a entrada 
de gases de esgotos, roedores ou insetos nos edifícios, criando, desta forma, condições 
favoráveis ao conforto e segurança dos usuários. 
 
Condutos sob Pressão: Livre e Forçado 
 Os condutos livres e os condutos forçados, embora tenham pontos em comum, 
diferem em importante aspecto: os condutos livres apresentam superfície livre onde atua 
a pressão atmosférica, enquanto que, nos condutos forçados, o fluído enche totalmente 
a secção e escoa com pressão diferente da atmosférica. 
 No que se refere às semelhanças entre estes condutos, os problemas 
apresentados pelos canais são mais difíceis de se resolverem, porque a superfície livre 
pode variar no tempo e no espaço e, em consequência, a profundidade de escoamento, 
a vazão, a declividade do fundo do canal e a da superfície livre são grandezas 
interdependentes. 
4 
 De modo geral, a secção transversal do conduto forçado é circular, enquanto nos 
condutos livres pode assumir qualquer outra forma. No conduto forçado, as rugosidades 
das paredes internas têm menor variedade do que a do conduto livre, que pode ser lisa 
ou irregular, como a dos canais naturais. Além disto, a rugosidade das paredes pode 
variar com a profundidade do escoamento e, consequentemente, a seleção do 
coeficiente de atrito é cercada de maiores incertezas do que no caso de condutos 
forçados. 
 
Regime de escoamento: Permanente e Não Permanente 
 No escoamento permanente, ou estacionário, no qual a velocidade e 
a pressão num determinado ponto, não variam com o tempo. A velocidade e a pressão 
podem variar de um ponto para outro do fluxo, mas se mantêm constantes em cada 
ponto imóvel do espaço, em qualquer momento do tempo, fazendo a pressão e a 
velocidade em um ponto serem funções das coordenadas do ponto e não dependentes 
do tempo. No escoamento permanente a corrente fluida é dita "estável". 
 Já no escoamento não permanente, no qual a velocidade e a pressão, em 
determinado ponto, são variantes com o tempo, variando também de um ponto a outro. 
Este tipo de escoamento é também chamado de "variável" ou "transitório", e a corrente 
é dita "instável". A pressão e a velocidade em um ponto são dependentes tanto das 
coordenadas como também do tempo. Um exemplo de um escoamento não permanente 
é o esvaziamento de um recipiente qualquer através de um orifício, à medida que a 
superfície livre vai baixando, pela redução do volume de fluido, a pressão da coluna de 
fluido diminui, assim como a velocidade do fluido passando pelo orifício. 
 
Variação na trajetória das partículas: Uniforme e Variado 
 Um fluxo de fluido pode se comportar quanto à variação na trajetória das 
partículas. No escoamento uniforme, todos os pontos da mesma trajetória que seguem 
as partículas apresentam a mesma velocidade. Trata-se de um caso específico 
do escoamento permanente, existe a variação da velocidade entre as trajetórias, mas 
na mesma trajetória, todos os pontos têm a mesma velocidade. Em outras palavras, 
entre os pontos de uma mesma trajetória, não há variação da velocidade (seu módulo, 
direção e sentido permanecem constantes). Neste escoamento, a seção transversal da 
corrente de fluido é invariável. Um exemplo deste tipo d escoamento é percebido em 
tubulações longas com diâmetro constante. 
5 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Velocidade
https://pt.wikipedia.org/wiki/Press%C3%A3o
https://pt.wikipedia.org/wiki/Fun%C3%A7%C3%A3o_(matem%C3%A1tica)
https://pt.wikipedia.org/wiki/Coordenada
 No escoamento variado, diversos pontos de uma mesma trajetória não 
apresentam constância da velocidade num intervalo de tempo considerado. Este 
escoamento ocorre, por exemplo, nas correntes convergentes, originárias de orifícios 
(um exemplo seriam esguichos de chuveiro, paralelos, até laminares mas em 
aceleração em direção ao solo) e nas correntes de seção (as seções mais externas de 
um fluxo numa tubulação, na medida que o fluxo total avança, perdem velocidade no 
tempo). 
 
Experimento de Reynolds 
 O experimento teve como objetivo a visualização do padrão de escoamento de 
água através de um tubo de vidro, com o auxílio de um fluido colorido (corante). Um 
tubo de vidro, em cuja extremidade é adaptado um convergente, é mantido dentro do 
reservatório e ligado a um sistema externo que contém uma válvula que tem a função 
de regular a vazão. No eixo do tubo de vidro é injetado um líquido corante que 
possibilitará a visualização do padrão de escoamento. 
 Para garantir o estabelecimento do regime permanente, o reservatório contendo 
água deve ter dimensões adequadas para que a quantidade de água retirada durante o 
experimento não afete significativamente o nível do mesmo, e ao abrir ou fechar a 
válvula, as observações devem ser realizadas após um intervalo de tempo 
suficientemente grande. O ambiente também deve ter sua temperatura e pressões 
controladas. Para pequenas vazões o líquido corante forma um filete contínuo paralelo 
ao eixo do tubo. Vazões crescentes induzem oscilações que são amplificadas à medida 
que o aumento vai ocorrendo, culminando no completo desaparecimento do filete, ou 
seja, uma mistura completa no interior do tubo de vidro do líquido corante, indicando 
uma diluição total. É possível concluir que ocorrem dois tipos distintos de escoamentos 
separados por uma transição: 
➢ Escoamento laminar: é definido como aquele no qual o fluido se move em 
camadas,ou lâminas, uma camada escorregando sobre a adjacente havendo 
somente troca de quantidade de movimento molecular. Qualquer tendência para 
instabilidade e turbulência é amortecida por forças viscosas de cisalhamento que 
dificultam o movimento relativo entre as camadas adjacentes do fluido. 
➢ Escoamento turbulento é aquele no qual as partículas apresentam movimento 
caótico macroscópico, isto é, a velocidade apresenta componentes transversais 
ao movimento geral do conjunto ao fluido. O escoamento turbulento apresenta 
também as seguintes características importantes: Irregularidade, Difusividade, 
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Altos números de Reynolds, Flutuações tridimensionais, Dissipação de energia. 
Contudo, o escoamento turbulento obedece aos mecanismos da mecânica dos 
meios contínuos e o fenômeno da turbulência não é uma característica dos 
fluidos, mas do escoamento. 
 
Conclusão 
 Como a falta de acesso à água tende a afetar a população mais carente e assim 
limitar o desenvolvimento econômico e social da população, busca-se analisar a 
importância deste acesso como um fator relevante de desenvolvimento. 
 O escoamento de água pela irrigação no momento certo e com o controle de fluxo 
correto, aliado com técnicas de cultivo adequadas ao produto irrigado e a análise 
ambiental do local onde está sendo feito o cultivo, evita desperdícios e aumenta a 
produtividade. Os sistemas hidráulicos nas lavouras ajudam a reduzir os riscos de 
quebra de safras, por suprir as necessidades hídricas da plantação durante a ausência 
da chuva. A presença constante da água nas raízes das plantas deixa o solo úmido, o 
perfeito estado para o bom desenvolvimento dos produtos cultivados. 
 De forma geral, escoamento da água seja de forma natural ou canalizada vem 
trazendo benefícios ao longo dos anos, sendo de fundamental importância para o 
projeto de obras de engenharia, para a produção alimentícia ou para o saneamento, e 
seu desenvolvimento de acordo com os anos vem melhorando a qualidade de vida. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Referências 
 
http://www.gpeas.ufc.br/disc/hidr/aula01.pdf 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Regime_de_escoamento 
http://meusite.mackenzie.com.br/eangelo/Exp_Reynolds.pdf 
https://allevanteducacao.com.br/blog/a-importancia-do-estudo-da-hidraulica-para-
profissionais-do-saneamento/ 
https://www.significados.com.br/hidraulica/ 
https://awaequipamentos.com.br/bombeamento-de-agua-atividade-agricola/ 
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http://www.gpeas.ufc.br/disc/hidr/aula01.pdf