Aula 02 - Princípios básicos - Classificação dos escoamentos.pdf

Hidráulica – ENGC 1021Aula 02: Princípios básicos Classificação dos escoamentos Prof. Caio Victor Lourenço Rodrigues 2015 Classificação dos escoamentos O escoamento pode ser classificado quanto à: A. Pressão no conduto; B. Direção da trajetória das partículas; C. Classificação do escoamento turbulento livre (Froude); D. Direção do escoamento; E. Variação no tempo; F. Trajetória; G. Ângulo de escoamento. Hidráulica I - Aula 02 Prof. Caio Rodrigues 2 A. Pressão no conduto Condutos forçados Condutos livres (canais) • P ≠ P atm; • Seção plena; • Fechado; • Gravidade ou bombeamento. Hidráulica I - Aula 02 Prof. Caio Rodrigues • P =P atm; • Pode ser seção plena; • Aberto ou fechado; • Gravidade. 3 Hidráulica I . Caio Rodrigues 4 . • Canalizações de recalque. • Canalizações (tubulações) sob pressão. • Barriletes de sucção ou descarga. • Canalizações de sucção.Aula 02 Prof.Condutos forçados: • Encanamentos. Caio Rodrigues 5 .Hidráulica .Aula 02 Prof. • Galerias.Aula 02 Prof. • Calhas. • Canais. • Rede de esgoto. Caio Rodrigues 6 . Hidráulica I . • Drenos. • Rios.Condutos livres: • Canaletas. Aula 02 patm Prof. Caio Rodrigues 7 .patm patm Hidráulica I . Aula 02 Prof. Caio Rodrigues 8 .Hidráulica . Ponte-canal Magdeburg Alemanha Hidráulica .Aula 02 Prof. Caio Rodrigues 9 . Caio Rodrigues 10 .Aula 02 Prof.Canal Pereira Barreto Hidráulica . Hidráulica I . Caio Rodrigues 11 .Aula 02 Prof. Caio Rodrigues 12 . Direção da trajetória das partículas • Experiência (número) de Reynolds. Hidráulica I . • Regime Laminar ou turbulento.Aula 02 Prof.B. Hidráulica I . Caio Rodrigues 13 .Aula 02 Prof. Hidráulica I .Aula 02 Prof. Caio Rodrigues 14 . Aula 02 Prof. Caio Rodrigues 15 . • Torneira para regular vazão. Hidráulica I . • Introdução de um corante.Abertura menor Regime laminar Abertura maior Regime turbulento • Tubo transparente inserido em recipiente de vidro. Caio Rodrigues Condutos forçados Re < 2000 2000 < Re < 4000 Re > 4000 16 . D: diâmetro – condutos forçados. ν: Viscosidade cinemática da água (m²/s).Aula 02 Condutos livres Re < 500 500 < Re < 1000 Re > 1000 Prof.V R h VD F inércia Rey= = = F viscosidade ν ν V: velocidade média. Rh: raio hidráulico – condutos livres. Regime Laminar Transição Turbulento Hidráulica I . • Água: viscosidade? Turbulento. Hidráulica I . • Elevada viscosidade e baixa velocidade: Laminar.Aula 02 Prof. Caio Rodrigues 17 .V R h VD F inércia Rey= = = F viscosidade ν ν • Depende da viscosidade e velocidade. Caio Rodrigues 18 .Exercício 1) Uma tubulação com 50 mm de diâmetro conduz água a 20oC a uma velocidade média de 0. O regime de escoamento é laminar ou turbulento? ν (H2O a 20oC) = 10-6m2/s.Aula 02 Prof. Resposta: No de Reynolds = 45000 (regime turbulento) Hidráulica .90 m/s. Caio Rodrigues 19 . Resposta: No de Reynolds = 1400 (regime laminar) Hidráulica . Pergunta-se: o regime de escoamento é laminar ou turbulento? Informa-se a viscosidade do óleo pesado para 33oC: ν = 7.7x10-5m2/s.Aula 02 Prof.Exercício 2) Uma tubulação nova de aço com 10 cm de diâmetro conduz 757 m³/dia de óleo combustível pesado à temperatura de 33oC. Caio Rodrigues 20 . • Fr > 1 – escoamento supercrítico ou torrencial. Hidráulica I . Para canal e conduto forçado • Fr < 1 – escoamento subcrítico ou fluvial. Escoamento turbulento livre F inércia Fr= = F gravidade V gLc Lc: dimensão característica do escoamento.C. • Fr = 1 – escoamento crítico.Aula 02 Prof. Bidimensional: Seção longitudinal e transversal. Direção do escoamento Unidimensional: Apenas seção longitudinal. rios e casos especiais.0.D. Considerados em canais com b/y > 3. Caio Rodrigues 21 . Considerado em condutos forçados. Tridimensional Canais muito estreitos. Valores médios na seção transversal.Aula 02 Prof. Hidráulica I . Hidráulica I . Caio Rodrigues 22 .Aula 02 Prof. Caio Rodrigues 23 .Hidráulica I .Aula 02 Prof. Variam também de um ponto a outro. Variação no tempo Para um determinado ponto de referência Permanente Não permanente ou transitório Hidráulica I .E. Variação das características do fluido ao longo do tempo. para o mesmo ponto de referência. Caio Rodrigues 24 . Mas pode variar de ponto a ponto.Aula 02 Não há variação das características do escoamento ao longo do tempo. Prof. Aula 02 Q ≠ cte Prof. Caio Rodrigues 25 .Permanente Transitório E a vazão? Q = cte Hidráulica I . Exemplos Fechamento de válvulas em condutos forçados: escoamento transitório brusco. Hidráulica I . considera-se o líquido compreensível.Aula 02 Prof. Caio Rodrigues 26 . • Velocidade: módulo.F. • Adutoras e canais prismáticos de mesmo diâmetro.Aula 02 Prof. Caio Rodrigues 27 . direção e sentido. Hidráulica I . • Canais com grande declividade. Variado ou não uniforme: • Variação de velocidade ao longo do escoamento. Trajetória A referência é o deslocamento (trajetória) Uniforme: • Não há variação da velocidade ao longo do escoamento. Hidráulica I . Caio Rodrigues 28 .Aula 02 Prof. Hidráulica I . Caio Rodrigues 29 .Aula 02 Prof. Aula 02 Prof.G. Hidráulica I . Irrotacional: Escoamento em condutos. Ângulo do escoamento Rotacional ou vorticoso: Quando há um orifício e/ou vertedor. Caio Rodrigues 30 . Caio Rodrigues 31 .Até a próxima aula! Hidráulica .Aula 02 Prof.