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ü O significado da etimológico da palavra HIDRÁULICA é“condução de água” (do grego – HYDRO, água) e AULOS,tubo, condução)

ü Atualmente se emprega o termo HIDRÁULICA em umsentido bem mais amplo

1 – CONCEITO DE HIDRÁULICA E SUAS SUBDIVISÕES

HIDRÁULICA é o estudo do comportamento da água eoutros líquidos, quando estão em repouso ou emmovimento

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A hidráulica pode ser assim dividida

HIDRÁULICA

HIDRÁULICA GERAL

HIDRÁULICA APLICADA

Hidrostática

Hidrocinemática

Hidrodinâmica

Aplicação dos conhecimentoscientíficos da mecânica dos fluidose da observação experimental nonosso cotidiano.

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ü Como exemplo de áreas de atuação da HIDRÁULICAAPLICADA (ou hidrotécnica) podemos citar:

APLICAÇÕES URBANASSistema de abastecimento de águaSistema de esgotamento sanitárioSistema de drenagem pluvial

APLICAÇÕES RURAISSistema de drenagemSistema de irrigaçãoSistemas de água potável e esgotos

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Até aproximadamente 4000 a.C o homem era nômade edeslocava-se a procura de comida (caça e pesca) e água.

Com o surgimento dos primeiros aglomerados humanos,surgiu a necessidade da construção de obras hidráulicas

ü Canais de irrigação (Mesopotâmia – 3750 a.C);ü Abastecimento público de água – (Assíria - 691 a.C);ü Aquedutos romanos (a partir de 312 a. C)

2 – EVOLUÇÃO HISTÓRICA DA HIDRÁULICA

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Nome Origem – Período Contribuição

Arquimedes Siracusa287 a.C – 212 a.C

Primeiro texto sobre hidráulica. Introduziu oconceito de empuxo

Leonardo da Vinci Itália1452 – 1519

Elaborou estudos e projetos dentro dosconceitos atuais da engenharia hidráulica

Evangelista Torricelli Itália1608 – 1647

Pioneiro dos estudos experimentais sobreorifícios e jatos

Leonhard Euler Suíça1707 – 1783

Equações gerais do movimento dos fluidosperfeitos

Jean Charles de Borda Franca1733 – 1799

Expressões para o cálculo das perdas de cargalocalizada

Robert Manning Irlanda1816 – 1897

Proposição e divulgação de expressões deresistência ao escoamento em canais abertos

George Gabriel Stokes Irlanda1819 – 1903

Equações gerais do escoamento

Osborne Reynolds Irlanda1842 – 1912

Conciliação de resultados experimentais eteóricos

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No contexto atual podemos definir a HIDRÁULICA comosendo a área da engenharia que aplica os conceitos daMECÂNICA DOS FLUIDOS na resolução de problemasligados à captação, armazenamento, controle, transportee uso da ÁGUA.

Desta forma podemos perceber que a HIDRÁULICAdesempenha papel significativo em diversas modalidadesde engenharia, integrando-se também com outros camposprofissionais

3 – O PANORAMA ATUAL DA HIDRÁULICA

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Conforme discutido anteriormente a HIDRÁULICAapresenta um amplo espectro de atuação na sociedadeatual, experimentando hoje uma fase de intensodesenvolvimento científico e tecnológico, em resposta aouso cada vez mais intenso dos recursos hídricos.

4 – DESAFIOS E PERSPECTIVAS

Crescimento populacional

Desenvolvimento econômico

Demanda por água

Consumo

Insumo Industrial

Insumo Agrícola

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DEMANDA POR ÁGUA(QUANTITIVA E QUALITATIVA)

Desenvolvimento Tecnológico

FundamentosTeóricos

Procedimentos Experimentais

Modelos Matemáticos

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5 – HIDRÁULICA NO CURSO DE ENG. SANITÁRIA E AMB.

Mecânica dos Fluidos

HIDRÁULICA GERAL

Abastecimento de Água

Esgotamento Sanitário

Drenagem Urbana

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üO que são as dimensões?

6 – DIMENSÕES E UNIDADES (REVISÃO)

São grandezas físicas que caracterizam um sistema ou umfenômeno, susceptível de ser medida, i.e. à qual pode ser atribuirum valor numérico.

Dimensões Primárias

Comprimento (L), Tempo (t), Massa (M), Temperatura (T)

Dimensões Secundarias

VELOCIDADE à comprimento/tempoVOLUME à comprimento3

DENSIDADE àmassa/comprimento3

VAZÃO MÁSSICA àmassa/tempo

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ü O que são os sistemas de unidades?

Eles foram criados a partir da necessidade de uma uniformizaçãodas formas de expressar as diversas grandezas

O objetivo de um sistema de unidades é definir um númeromínimo de grandezas (grandezas primárias), a partir das quaispodemos exprimir todas as outra grandezas (grandezassecundárias) e definir suas unidades

ü Sistema Absoluto (MLtT) – possuem como dimensõesprimárias a massa (M), comprimento (L), tempo (t) etemperatura (T). Força (F) é dimensão secundária

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DIMENSÃO UNIDADE

MASSA quilograma (kg)

COMPRIMENTO metro (m)

TEMPO segundo (s)

TEMPERATURA Kelvin (K)

.F m a= 2

mF kgs

= × 21 mN kgs

≡ ×

ü Sistema Gravitacional Britânico (FLtT) – as dimensõesprimárias são força (F), comprimento (L), tempo (t) etemperatura (T). A massa (M) uma dimensão secundária.

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DIMENSÃO UNIDADE

FORÇA libra-força (lbf)

COMPRIMENTO pé (ft)

TEMPO segundo (s)

TEMPERATURA Rankine (ºR)

.F m a= Fma

=2

1 sslug lbfft

≡ ×

ü Sistema Inglês Técnico ou de Engenharia (FMLtT) - asdimensões básicas são massa, força, comprimento,tempo e temperatura.

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DIMENSÃO UNIDADE

MASSA libra-massa (lbm)

FORÇA libra-força (lbf)

COMPRIMENTO pé (ft)

TEMPO segundo (s)

TEMPERATURA Rankine (ºR)

.

c

m aFg

=2

.32,2.c

ft lbmglbf s

=

ü Na prática, em função dos diversos tipos deinstrumentos utilizados, é comum o recebimento deinformações expressas em unidades não coerentes.

ü Razões de conversão de unidades são identicamenteiguais a 1,0 e adimensionais, logo tais razoes podemser inseridas em quaisquer cálculos para a conversãode unidades.

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Nova UnidadeRazão de Conversão = Antiga Unidade

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TRANSFORMAÇÃO DE UNIDADES:

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EXEMPLOS:1) Uma pequena comunidade rural consome 5,5

hectares.m/mes de água do seu reservatório. Convertaesse consumo médio de água para (a) metros cúbicos porminuto e (b) litros por segundo.

2) Usando a tabela abaixo, expresse as propriedades da águano sistema internacional

ü Na engenharia sempre buscamos trabalhar comequações que sejam dimensionalmente consistentes.

ü Uma equação é consistente dimensionalmente,quando cada termo, e obviamente, ambos osmembros da equação possuírem as mesmasdimensões.

ü Porém devemos estar atentos, pois algumasequações (principalmente as de natureza empírica)de engenharia podem ser inconsistentes.

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CONSISTÊNCIA DIMENSIONAL E EQUAÇÕES DE ENGENHARIA

EXEMPLO – 03:

Uma equação muito usada na mecânica dos fluidos,para estabelecer uma relação entre pressão, velocidadee altura em um escoamento permanente de um fluidonão viscoso e incompressível, é a Equação de Bernoulli(1738).

Verifique a consistência dimensional desta equação nossistemas MLT e FLT

20

20

12

P P V gZρ ρ= + +

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EXEMPLO – 04:Uma equação que é utilizada para estimar a vazão emvolume, Q , do escoamento no vertedor de uma barragemé dada por:

onde C é uma constante, g é a aceleração da gravidade, Bé a largura do vertedor, H é a espessura da lamina de águaque escoa sobre o vertedor e V é a velocidade doescoamento de água a montante do vertedor. Estaequação é valida em qualquer sistema de unidades?Justifique sua resposta.

3 22

22VQ C g B H

g

= +

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTALDESA/CCT/UEPB

e-mail: fernanvieira@gmail.com

CAMPINA GRANDE, PB26/02/2015

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