Hidráulica Aplicada

Prof. Msc Cleber Albuquerque

Engenharia de Recursos Hídricos

• O que você pode fazer?

Estudos ambientais;Gestão de bacias hidrográficas;Operação de reservatórios;Projetos de irrigação, drenagem,

bombeamento, distribuição de água etc

Hidráulica

• Derivado do grego Hydra + aulos = água + condução

“PARTE DA FÍSICA QUE ESTUDA COMPORTAMENTO DE FLUIDOS EM

MOVIMENTO E EM REPOUSO”

Hidráulica

• Responsável pelo conhecimento das leis que regem o transporte, conversão de energia, regulação e controle do flúido agindo sobre suas variáveis:

PRESSÃOVAZÃOTEMPERATURAVISCOSIDADE

Revisão de Conceitos Básicos

• SISTEMA DE DIMENSÕES E UNIDADES

Em Hidráulica trabalhamos com 2 sistemas de análise dimensional:

FLT e MLT

Sistema de unidades

Dimensões Sistema internacional (SI) Sistema técnico (ST)

F N Kgf ou Kg

M Kg U.T.M. (unidade técnica de massa)

L M M

T s s

Dimensão secundária:

P pressão

Como ficaria definido “pressão” no sistema FLT/MLT?

Propriedades físicas

Propriedades físicas

Propriedades físicas

Definições

• O que é flúido?• O que é tensão de cisalhamento?

LEI DA VISCOSIDADE DE NEWTON

Comportamento dos fluidos

FLUIDO COMPORTAMENTO FENÔMENO

Líquidos A viscosidade DIMINUI com temperatura

Observa-se um pequeno espaçamento entre as

moléculas e ocorre redução da atração

molecular com o aumento da temperatura

Gases A viscosidade AUMENTA com a temperatura

Observa-se um grande espaçamento entre

moléculas e ocorre o aumento do choque entre moléculas com o aumento

da temperatura

LEI DA VISCOSIDADE DE NEWTON

• [exemplo] Duas placas planas paralelas estão situadas a 3mm de distância. A placa superior move-se com velocidade de 4m/s, enquanto a inferior está imóvel. Considerando que um óleo (ν=1,5.10-5m²/s e ρ=905kg/m³) ocupa o espaço entre elas, determinar a tensão de cisalhamento que agirá sobre o óleo

CONDUTOS HIDRÁULICOS

• CONDUTOS FORÇADOS são obrigatóriamente fechados

• CONDUTOS LIVRES podem ser fechados ou abertos

Propriedades dos condutos fechados

• O líquido ocupa todo o espaço do conduto;• A pressãó é maior ou menor do que a pressão

atmosférica. NUNCA IGUAL.

Propriedades dos condutos livres

• O líquido ocupa parte do espaço do conduto• Tem pelo menos um ponto onde a pressão é

igual a pressão atmosférica• Única força atuante é a gravitacional

Classificação dos escoamentosLaminar: a velocidade

neste local se mantém constante

Turbulento: velocidade varia permanentemente

Transicional: turbulência intermitente.

Número de Reynolds

• Osborne Reynolds (1883) identificou os regimes de escoamento através de um número adimensional conhecido por Número de Reynolds (NRe = ρ.V.D/µ) onde:

NRe < 2100 = fluxo laminarNRe > 4000 = fluxo turbulentoNRe com valor intermediário entre esses valores é

caracterizado como fluxo de transição.

[exemplo] um óleo de viscosidade µ=0,025Pa.s e massa específica 950kg/m³ escoa-se num tubo de 10mm de diâmetro à velocidade de 0,1m/s. qual o regime deste escoamento?

Número de Froude

[exemplo] Uma vazão Q = 118m³/s forma uma lâmina d’água de 2,5m de profundidade num canal retangular de 22m de largura. Nestas condições, com relação ao regime de escoamento e numero de Froude, assinale a alternativa correta:

a)Regime torrencial (Fr = 0,556)b)Regime fluvial (Fr=0,433)c)Regime crítico (Fr = 0,732)d)Regime fluvial (Fr = 0,688)e)Regime torrencial (Fr = 0,895)