ESCOAMENTO EM ENCANAMENTOS E CONDUTOS

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ESCOAMENTO EM ENCANAMENTOS E CONDUTOS

• 6º Civil

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CONDUTOS FORÇADOS OU SOB PRESSÃO

• Considerase forçado o conduto no qual o líquido
  escoa sob pressão diferente da atmosfera.
• A canalização funciona, sempre, totalmente cheia
  e o conduto é sempre fechado. São em geral de
  seção circular constante. O fluído pode escoar no
  sentido descendente ou no ascendente. São
  chamados de tubos ou canos. Um conjunto (cano)
  constitui uma tubulação ou encanamentos.
• Ex canalizações de distribuição de H2O na
  cidade, canalização de recalque, etc.

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Conduto forçado ou sob-pressão
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CONDUTOS LIVRES

• Os condutos livres apresentam, em qualquer ponto
  da superfície livre, pressão igual à atmosférica.
  Nas condições limite, em que um conduto livre
  funciona totalmente cheio, na linha decorrente
  junto à geratriz superior do tubo, a pressão deve
  igualar se à pressão atmosférica.
• Funcionam sempre por gravidade.
• Ex sistema de esgoto, aquedutos livres, canais
  livres, cursos de água naturais.

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Conduto livre
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NÚMERO DE REYNOLDS

• O número de Reynolds é um parâmetro que leva em
  conta a velocidade entre o fluído que escoa e o
  material que o envolve, uma dimensão linear
  típica (diâmetro, profundidade, etc), e a
  viscosidade cinemática do fluído.
• onde
• V é a velocidade, m/s
• L é uma dimensão linear típica (diâmetro,
  profundidade, etc.), m
• n é a viscosidade cinemática da fluído, m²/s

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• Número de Reynolds para seção circular
• Para seções não circulares

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Experiência de Reynolds

• Observou o comportamento dos líquidos em
  escoamento
• A) laminar b) transição e c) turbulento

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TIPOS DE MOVIMENTO

• Baseado em suas experiências Reynolds classificou
  o movimento em três classes da seguinte forma
• Re lt 2000 movimento laminar (Geral óleo viscoso)
• 2000 Re 4000 movimento transição
• Re gt 4000 movimento turbulento (Geral água)

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PERDAS DE CARGA (hf)
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• a) No regime laminar a perda de carga é devida
  inteiramente à viscosidade do fluído. Aqui a
  velocidade do fluído junto à parede é zero.
• b) Quando o regime é turbulento a perda de carga
  se dá devido à viscosidade e a rugosidade das
  paredes da tubulação que causa maior turbulência
  ao fluído.
• onde
• s é a tensão de cisalhamento.
• D é o diâmetro

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Perda de carga unitária (J)

• Por definição, perda de carga unitária é a razão
  entre a perda de carga contínua ou total (hp) e o
  comprimento do conduto (L).
• J hp m/m
• L
• onde
• hp é a perda de carga entre os pontos (1) e (2)
• L é o comprimento do conduto entre (1) e (2)

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Perda de carga ao longo das canalizações

• São as ocasionadas pelo movimento da água na
  própria tubulação. Admitese que esta seja
  uniforme em qualquer trecho de uma canalização de
  dimensões constantes, independente da posição da
  canalização.

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Perdas localizadas, locais ou acidentais

• São as perdas ocasionadas pelas peças especiais e
  demais singularidades de uma instalação.
• Ex curvas, registros, válvulas, cotovelos, etc.
• Estas perdas são importantes nas canalizações
  curtas com peças especiais. Nas canalizações
  longas, o seu valor é freqüentemente desprezível,
  comparada com as perdas ao longo da tubulação.

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FÓRMULAS MAIS USADAS PARA DETERMINAR A PERDA DE
CARGA AO LONGO DAS CANALIZAÇÕES

• Para o regime laminar (Re 2000)
• Para o regime laminar não importa o tipo de tubo,
  pois a velocidade junto ao mesmo é zero.
• Neste caso apresentamos somente uma fórmula em
  três versões.

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• onde hp é a perda de carga, m
• L o comprimento da tubulação, m
• D o diâmetro da tubulação, m
• Q a vazão que passa pela tubulação, m³/s
• V a velocidade, m/s
• g a gravidade, (9,81 m/s²)
• n é a viscosidade cinemática da fluído, m²/s
• Re número de Reynolds (adimensional).

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Para o regime turbulento

• Para o regime turbulento existe na literatura um
  grande número de fórmulas. Nós vamos ver somente
  as mais utilizadas.
• Fórmula de HazenWilliams (mais usada no Brasil)
• A fórmula de Hazen-Williams é recomendada para d
  maior a 50 mm (2). A seguir ela é apresentada em
  três versões.

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(No Transcript)
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(No Transcript)
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Fórmulas de Fair-Whipple-Hsião (Recomendada para
d 50mm)
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Fórmula de DarcyNeisbach Apresentação
americana ou fórmula Universal.
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Determinação do coeficiente de atrito da Fórmula
Universal ( f )

• a) Aspereza da parede e altura média (e)
• As irregularidades na parede interna de um
  conduto provocam a sua aspereza. Seja e a
  altura média dessas irregularidades.

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• b) Camada laminar
• Segundo a hipótese de Prandtl, junto a parede
  interna do conduto forma-se uma película de
  líquido, onde o escoamento é laminar. Em um
  conduto de diâmetro D, essa película ou camada
  laminar tem a espessura
• onde d é a camada laminar, m
• f é o coeficiente de atrito (adimensional),
• D é o diâmetro, m
• Re o número de Reynolds (adimensional)..
• Após a camada laminar fica a zona do movimento
  turbulento. Como a espessura d é muito pequeno, o
  escoamento do fluído ocorre, praticante apenas na
  zona de movimento turbulento.