aula 01-sistemas hidráulicas de tubulações_2015_i
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Slides sobre linhas piezométricas, condutos equivalentes etcTRANSCRIPT
SISTEMAS
HIDRÁULICOS DE
TUBULAÇÕES
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO
JOÃO DEL-REI
CAMPUS ALTO PARAOPEBA
HIDRÁULICA
Prof. Emmanuel Teixeira – Sala 222.2
Influências relativas entre o traçado da
tubulação e as linhas de carga
Prof. Emmanuel Teixeira 2
Considerações:
- Dois reservatórios com níveis constantes;
- Adutora suficientemente longa para que as perdas localizadas
sejam desprezadas;
- Material e diâmetro único;
- Velocidades típicas de 1 a 2 m/s – cargas cinéticas 0,05 a 0,2m.
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Influências relativas entre o traçado da
tubulação e as linhas de carga
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Influências relativas entre o traçado da
tubulação e as linhas de carga
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Traçado 1: Condutos por gravidade com tubulação assentada abaixo da
“LP”
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Influências relativas entre o traçado da
tubulação e as linhas de carga
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Traçado 2: Tubulação coincide com a LP
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Influências relativas entre o traçado da
tubulação e as linhas de carga
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Traçado 3: Tubulação passa acima da LP, porém abaixo da LCA e do
PCE
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Influências relativas entre o traçado da
tubulação e as linhas de carga
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Traçado 3: No caso da entrada de ar, tal que pressão em p = patm
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Influências relativas entre o traçado da
tubulação e as linhas de carga
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Traçado 3: Solução: Instalar caixa de passagem no ponto P
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Influências relativas entre o traçado da
tubulação e as linhas de carga
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Traçado 4: Tubulação corta a LP e o PCE, porém fica abaixo da LCA
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Influências relativas entre o traçado da
tubulação e as linhas de carga
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Traçado 5: Tubulação corta a LCA
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Exercício de aplicação
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1) Dois reservatórios deverão ser interligados por uma tubulação de ferro fundido (C =
130) com um ponto alto em “C”. Desprezando as perdas localizadas e a parcela de
energia cinética, pede-se determinar:
a) O menor diâmetro comercial para a tubulação BD capaz de conduzir a vazão de 70
L/s, sob a condição de carga de pressão na tubulação igual ou superior a 2,0 m. (R: 0,35
e 0,25 m)
b) A perda de carga adicional fornecida por uma válvula de controle de vazão, a ser
instalada próximo ao ponto D, para regular a vazão em exatos 70 L/s. (R: 4,04 m)
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Exercício de aplicação
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2 mca
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Exercício de aplicação
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haCD
hfCD
hTAC
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Exercício de aplicação
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2) Verificar a possibilidade de separação da coluna líquida na adutora que interliga o
reservatório R1 ao R2, cujo perfil mostrado abaixo (sifão), quando transporta 280 L/s,
conhecendo-se suas características.
. Comprimentos: LAC = 2000 m; LCD = 200 m; LDE = 200 m; LEB = 2500 m
. Diâmetro: D = 600 mm
. Coeficiente de atrito: f = 0,015
. Temperatura da água ≈ 20ºC
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Distribuição de vazão em
marcha
A vazão vai diminuindo ao longo do percurso. Ocorre em sistemas de
abastecimento de água.
Hipótese: vazão é consumida uniformemente ao longo da linha.
q (m3/sm) = vazão unitária de distribuição
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Distribuição de vazão em
marcha
(QJ ≠ 0)
17
52
28
gD
fLQh
f
T
2
JMf
QQQ
3
QQ m
f (QJ = 0)
qLQQ
qxQQ
JM
Mx
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Exercício de aplicação
3) A tubulação AD, com D = 300 mm e C = 110 é destinada a conduzir água do
reservatório R1 para o reservatório R2, e atender aos moradores localizados
ao longo do trecho BC que consomem 0,05 L/s.m. Sabendo-se que no ponto
B a cota do terreno é 108,0 m e a pressão 1,3 kgf/cm2, pede-se calcular as
vazões nos trechos AB e CD e a cota piezométrica em D, considerando as
perdas de carga localizadas desprezíveis. (R: 0,115 m3/s; 0,085 m3/s;111,2m)
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Condutos equivalentes
Um conduto é equivalente a outro ou a um sistema de condutos se a perda de
carga total for a mesma em ambos, para uma mesma vazão transportada.
Objetivos:
Determinar D ou L do conduto equivalente, para fins de substituição ou
apenas para efeito de cálculo.
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Condutos em série
As perdas de cargas se somam para uma mesma vazão.
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Condutos em série
21
n
i i
ii
D
Lf
D
Lf
155
n
i ii
i
DC
L
DC
L
187,4852,187,4852,1
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Condutos em paralelo As vazões se somam para uma mesma perda de carga.
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Condutos em paralelo
23
n
i ii
i
Lf
D
Lf
D
15,05,0
5,2
5,05,0
5,2
n
i i
ii
L
DC
L
DC
154,0
63,2
54,0
63,2
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Exercício de aplicação
4) Seja um escoamento entre dois reservatórios, R1 e R2, conforme mostrado na
figura. Considerando desprezíveis as perdas de carga localizadas e supondo
que o fator de atrito possa ser considerado constante e igual a 0,020,
determinar a vazão total que chega a R2, a cota piezométrica do ponto B e a
vazão em cada um dos condutos. (Q = 41,35 L/s; CpB = 580,8 mca; Q1 =
11,2 L/s; Q2 = 27,6 L/s;
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Sistemas ramificados
Um sistema hidráulico é dito ramificado quando em uma ou mais seções de
um conduto ocorre variação da vazão por derivação de água. A derivação de
água pode ser para um reservatório ou para consumo direto em uma rede de
distribuição. Serão analisados dois casos clássicos e simples, como meio de
demonstrar o tipo de raciocínio para o problema.
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1º Caso: Tomada d’água entre
dois reservatórios
26 Prof. Emmanuel Teixeira
2º Caso: Problema dos três
reservatórios
27 Prof. Emmanuel Teixeira
Exercício de aplicação
5) Três reservatórios são interligados com tubos de ferro fundido revestido com
cimento (C = 130). Determinar as vazões que chegam ou partem de cada um dos
depósitos da figura abaixo:
28
390 m
3
450 m
1
C
1500 m
420 m
2
800 m
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