Equação de Bernoulli e Perdas de Carga em Hidráulica, Notas de aula de Hidráulica

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ESCOAMENTO SOB

PRESSÃO

Disciplina: Hidráulica

CAPÍTULO V

Aplicações da Equação de Bernoulli ao Caso

de Líquidos Reais

Líquido Real: consideram-se os efeitos da viscosidade isto é o

atrito. A viscosidade não é desprezada como no caso de líquidos

perfeitos/Ideal.

Quando se tratam de FLUÍDOS REAIS o trabalho realizado pelas

forças resistentes no sentido do movimento causa a diminuição

da carga total H (energia mecânica) ao longo da trajectória.

Aplicações da Equação de Bernoulli ao Caso de Líquidos Reais Observações relevantes:

• J é a perda de carga por unidade de percurso (sobejamente conhecida como a perda de carga unitária) e é adimensional;
• No caso de líquidos reais a H 1 ≠ H 2 (devido ao efeito da viscosidade) 

2 1 H 1 H 2 Jds

Coeficiente de Coriolis (1792 – 1843) O Coeficiente de Coriolis ou coeficiente de energia cinética define-se como a relação entre as potências cinéticas referentes ao escoamento real e ao escoamento fictício, sendo, portanto, calculado por: Numa secção com velocidade uniforme é α = 1. Quanto mais uniforme for a distribuição de velocidades, mais próximo da unidade será α. Em escoamentos uniformes em condutas de secção circular, o valor de α é de 2 para o regime laminar e cerca de 1 , 1 para o regime turbulento. U S V dA A 3 3   

Teor. Bernoulli Generalizado (Cont)

onde: o J representa a perda de carga unitária (por unidade de percurso) [m/m] e varia de acordo com o material da tubagem. Para obter a perda de carga total (Δ H) do escoamento ao longo de uma tubagem homogénea e de diâmetro uniforme bastará multiplicar o J pelo comprimento (L) total da tubagem:

Δ H = J.L

Sem escoamento Conduta com escoamento na secção de saída

Consideraçoes Gerais Regime Permanente Escoamentos em Regime Permanente (sob pressão ou com superfície livre):

• o caudal é constante na secção considerada;
• considera‐se que o escoamento ao longo de troços cilíndricos (sem consumo ou contribuição no percurso) é uniforme e o J é constante;
• as perdas de cargas em regime permanente nas instalações hidráulicas podem ser contínuas (resultam do atrito entre o fluído e o material da conduta) e localizadas (em geral, resulta da existência de singularidades, tais como transições de uma secção de escoamento para outra, curvas, cotovelos, válvulas, derivações, etc.);

 o Reg. Permanente em instalações sob pressão inclui: i) escoamento uniforme – ao longo de troços cilíndricos de secção constante sem perda ou ganho de caudal. A linha de energia é rectilínea e paralela à linha piezométrica o que implica U²/ 2 g constante; ii) esoamento gradualmente variado – nos troços da conduta com variação gradual de secção ou com trocas de caudal com o exterior; iii) escoamento rapidamento variado – ocorre junto de singularidades onde se verificam curvaturas acentuadas das linhas de corrente. Notas importantes sobre Regime Permanente

ESCOAMENTO SOB PRESSÃO: MÁQUINAS HIDRÁULICAS

Seria o desejável que os escoamentos dos fluídos em particular a

água, fossem inteiramente por gravidade. Entretanto, existem

pontos altos ou muito afastados que devem ser atendidos pelo

Sistema de Abastecimento de Água.

Bombas  recebem energia mecânica de motores e transforma em energia hidráulica Bombas hidráulicas são máquinas de fluxo, cuja função é fornecer energia para a água, a fim de recalcá-la (elevá-la), através da conversão de energia mecânica de seu rotor proveniente de um motor a combustão ou de um motor elétrico. Desta forma, as bombas hidráulicas são tidas como máquinas hidráulicas geradoras.

Turbina hidráulica Kaplan Turbina hidráulica Francis

BOMBAS As bombas classificam-se como turbobombas e volumétricas Estas bombas são empregadas para trabalhar com altas pressões. Nestas máquinas o fluido é aspirado pela boca de entrada até atingir o rotor denominado impulsor ou impelidor.

( a ) Rotor de bomba centrífuga ( b ) Corte de Voluta ( c ) Corte rotor com dupla aspiração ( a ) Bomba centrífuga e ( b ) Bomba axial