1.Introdução. hidráulica (grego hydoraulos) hydor = água; aulos = tubo ou condução.

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1 1.Introdução hidráulica (grego hydoraulos) hydor = água; aulos = tubo ou condução. Conceito : hidráulica é o ramo da engenharia que estuda a condução da água, seja através de tubulações fechadas, seja via condutos abertos, denominados também de canais.

2 1.1 Divisão: a) Geral ou teórica: estuda a água em repouso e em movimento (hidrostática e a hidrodinâmica) b) Aplicada ou hidrotécnica: estuda as aplicações práticas;

3 Histórico: Responsável pelo abastecimento de água potável à população; Necessidade humana de água Surgimento das sociedades às margens de rios. Necessidade de levar água à moradia - exigência vital e lazer.

4 Surgem os dutos para condução da água até os pontos desejados. Inicia-se o estudo dos condutos forçados. O transporte de água aos reservatórios de distribuição e destes aos pontos de consumos. Estação de tratamento reservatórios de distribuição / redes de distribuição.

5 A hidráulica é responsável: transporte de água aos reservatórios de distribuição, entre reservatórios e aos pontos de consumos.

6 Adutora: Tubulação responsável em levar água da estação de tratamento (ETA) ao reservatório de distribuição ou diretamente à rede de distribuição de água, ou ainda de reservatório a reservatório de distribuição; matemática

7 Adutora: Grandes diâmetros; Pressão de escoamento elevada; Não se faz tomada d água para pontos de consumo diretamente das mesmas. rompimento da tubulação e dos dispositivos integrantes da instalação predial (torneira, válvula, registro, cotovelo, tê etc.).

8 1.2 Propriedades dos fluidos a) Massa específica ( ρ ) ρ = lim 0 M ρ = M S.I. [ρ] = M L -3

9 b) Peso específico ( γ ) W M. g γ = = = ρ g γ = ρ. g [γ ] = [M L -2 T -2 ] (kg/m 2.s 2 ou N / m 3 )

10 c) Densidade ou densidade relativa ( d ) d ρ = = ρ agua γ γ agua [ d ] = adimensional

11 d) Volume específico ( ν s ) ν s = = M 1 ρ ν s = 1 [v ρ s ] = M -1 L 3 ( m 3 / kg )

12 e) Viscosidade dinâmica ( µ ) δ τ = µ δ V y µ = dv τ dy [ µ ] = M L -1 T -1 ( kg /m.s ) fluido não viscoso... µ = 0 fluido viscoso... µ 0 fluido elástico... µ = fluido temperatura viscosidade líquidos aumenta diminui gases aumenta aumenta

13 f) Viscosidade cinemática ( ν ) ν = µ ρ [ ν ] = L 2 T -1 ( m 2 / s )

14 1) Sabendo que 800 gramas de um líquido enchem um cubo de 0,08 m de aresta, obter a massa específica desse fluido em g / cm 3. Resp.: 1,56 g/cm 3

15 2) Sendo 1030 Kg/m3, a massa específica da cerveja, determinar sua densidade. Resp.: 1,03

16 3) Enche-se um frasco (até o traço de afloramento) com 3,06 g de ácido sulfúrico. Repete - se a experiência, substituindo o ácido por 1,66 g de água. Obter a densidade do ácido sulfúrico. Resp.: 1,84

17 4) A densidade do gelo em relação à água é 0,918. Calcular em porcentagem o aumento de volume de água ao solidificar - se. Resp.: 8,93%

18 1.3 Escoamento Permanente e Variado Em relação ao tempo: a) Permanente: quando as grandezas não variam com o tempo na seção de estudo; b) Não-permanente: quando as grandezas variam com o tempo na seção de estudo;

19 Em relação ao espaço: a) Uniforme: quando as grandezas não variam com o espaço na seção de estudo; b) Variado: quando as grandezas variam com o espaço na seção de estudo;

20 V = V(y) V = V(y) 1 2 Escoamento não permanente variado 1 U Escoamento permanente uniforme 2 U

21 1.4 Equação de Bernoulli a) Para fluido ideal: V 2 A 2g p A γ Z A x A L.E. L.P. B x V 2 B 2g p B γ Z B Z A p.r. 2 2 pa VA pb VB + + = ZB + + γ 2g γ 2g Z + p V γ + 2g = cte 2

22 fluido não viscoso ( µ = 0 ) L.E. é a linha de energia. Representa a soma das energias: Potencial = energia de p posição + energia de pressão = Z + Cinética = V 2 2 g L.P. é a linha piezométrica. Representa a energia potencial (energia de posição + energia de pressão ) γ

23 b) Para fluido real V 2 A 2g p A γ Z A x A L.E. L.P. L.C. B x h f V 2 B 2g p B γ Z B p.r. E A = E B + h f 2 A p V p V Z + A + = Z + B + + h A B γ 2g γ 2g 2 B f

24 fluido viscoso (µ µ 0) perda de energia. L.C. é a linha de carga = Ep + Ec h f é a perda de carga (ou de energia) entre as duas seções. E A = E B + h f 2 A p V p V Z + A + = Z + B + + h A B γ 2g γ 2g 2 B f

25 5) Toma-se um vaso em forma de pirâmide regular invertida, cuja base (em um plano horizontal) é um quadrado de lado b=10 mm e cuja altura é h=120 mm. Enche-se o vaso com massas iguais de água e mercúrio (ρ=13600 Kg/m3). Determinar a altura da camada de mercúrio. b b h a h h m

26 6) Considere a água que flui de um tanque de grandes dimensões através de um tubo de 50 mm de diâmetro. O fluido em cor escura no manômetro é mercúrio. Determinar a velocidade no cano e a taxa de descarga do tanque. 4 m d = 50 mm 6 cm 1,5 cm

27 7) À um Tubo de Venturi, com os pontos (1) e (2) na horizontal, liga-se um manômetro de mercúrio. Sendo a vazão Q = 3,14 litros/s e U 1 = 1 m/s, calcular os diâmetros D 1 e D 2, desprezadas as perdas de carga. D 1 D 2 Hg 0,29 m 0,03 m