HIDRAULICA (INTRODUCAO)
-
Upload
cinthia-sany -
Category
Documents
-
view
38 -
download
2
description
Transcript of HIDRAULICA (INTRODUCAO)
09:58 2
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
09:58 3
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.
09:58 4
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
09:58 5
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
09:58 6
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
09:58 7
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
09:58 8
09:58 9
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
09:58 10
DEMANDA POR ÁGUA(QUANTITIVA E QUALITATIVA)
Desenvolvimento Tecnológico
FundamentosTeóricos
Procedimentos Experimentais
Modelos Matemáticos
09:58 11
5 – HIDRÁULICA NO CURSO DE ENG. SANITÁRIA E AMB.
Mecânica dos Fluidos
HIDRÁULICA GERAL
Abastecimento de Água
Esgotamento Sanitário
Drenagem Urbana
09:58 12
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
09:58 13
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
1409:58
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.
1509:58
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.
1609:58
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.
17
Nova UnidadeRazão de Conversão = Antiga Unidade
09:58
TRANSFORMAÇÃO DE UNIDADES:
09:58 18
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.
1909:58
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= + +
09:58
09:58 21
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: [email protected]
CAMPINA GRANDE, PB26/02/2015
2209:58