21/2/2012. Universidade Federal de Campina Grande Centro de Ciências e Tecnologia Agroalimentar. Introdução. Introdução

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1 Universidade Federal de Campina Grande Centro de Ciências e Tecnologia Agroalimentar Aula 7: Escoamento em Tubulações Disciplina: Hidráulica Agrícola Prof.: D.Sc. Marcos Eric Barbosa Brito Introdução Aplicação da hidráulica: Escoamento de água em tubos Conduto Livre P = Patm Conduto forçado P = Patm Características dos escoamentos Escoamento contra ou a favor da gravidade; Pressão reinante difere da atmosférica; Tubos normalmente possuem forma cilíndrica (maior Rh) Conduto forçado P > Patm Introdução Condutos Forçados 1

2 Introdução Condutos livres Tipos de condutos forçados Encanamentos Canalizações ou tubulações sob pressão (recalque, ou sucção) Sifões verdadeiros Sifões invertidos Colunas ou shafts Barriletes de sucção e descarga 2

3 21/2/2012 Tipos de Condutos Abertos Canaletas Calhas Drenos Interceptores de esgoto Pontes canais Galerias Canais Cursos naturais de água 3

4 alta resistência à pressão (variável com a classe de pressão, indo porém até cerca de 4 MPa entre os comerciais); boa resistência à choques; grande durabilidade; baixa elasticidade; custo de aquisição elevado; baixa resistência química (oxidação) quando não revestido, embora o mais comum é obtê-los com revestimento interno de argamassa aplicada por centrifugação e externo de zinco com pintura betuminosa preta; grande amplitude de diâmetros (50 a 1200 mm). linhas adutoras (por gravidade ou bombeamento) de água bruta e potável; linhas adutoras de sistemas de irrigação (grande porte); rede de esgoto sanitário urbano; tubulações forçadas das usinas hidrelétricas (penstokes); escoamento de fluidos como petróleo bruto e refinado, produtos químicos, etc...; escoamento de fluidos gasosos (gás combustível natural ou manufaturado); escoamento de matérias sólidas em suspensão. 4

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6 boa resistência à pressão; boa resistência à choques; boa resistência à oxidação se o processo de galvanização for adequado e se no escoamento não for com materiais abrasivos em suspensão; baixa elasticidade; custo de aquisição médio. linhas adutoras de água fria; linhas adutoras de sistemas de irrigação (sistemas convencionais fixos, semi fixos, auto propelidos e pivôs centrais); instalações industriais. 6

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8 21/2/2012 PLÁSTICOS 8

9 baixa resistência à pressão (0,392 até 1,225 MPa); baixa resistência à choques; grande durabilidade se não forem expostos ao sol (40 anos); grande resistência química; grande elasticidade; baixa rugosidade das paredes; custo de aquisição médio (semelhante ao do aço galvanizado), porém, o custo com base anual é muito baixo se for considerado sua durabilidade. linhas adutoras de água fria; praticamente em todos sistemas de irrigação (linhas principais e laterais de sistemas fixos e semifixos de aspersão, irrigação localizada; adutoras de pivôs centrais de baixa pressão e altura de recalque); instalações prediais de água potável e de esgoto. PLÁSTICOS PRFV Plástico Reforçado com Fibra de Vidro Tubos produzidos com resinas Poliester ou Epoxi reforçados com fibra de vidro pelos processos de laminação manual ou de enrolamento helicoidal de fios contínuos 9

10 boa resistência à pressão (até 2,0 MPa); baixa rugosidade (dependendo da fabricação); boa resistência térmica (temperatura até 100 C); boa resistência mecânica; leveza (densidade do PRFV = 1,8); grande resistência química; grande durabilidade. linhas de saneamento; Irrigação em usinas de álcool e açúcar; indústria química e petroquímica; indústria de alimentos e bebidas; indústria de celulose e processos químicos em geral; linhas adutoras de água fria; PRFV Plástico Reforçado com Fibra de Vidro PRFV Plástico Reforçado com Fibra de Vidro 10

11 21/2/2012 PRFV Plástico Reforçado com Fibra de Vidro ALUMÍNIO grande leveza; grande resistência à corrosão; baixa resistência à pressão; baixa resistência à choques; custo de aquisição elevado; diâmetros de 50 a 200 mm. quase exclusiva nas linhas laterais de sistemas semifixos de irrigação por aspersão. CONCRETO ARMADO média resistência à pressão; grande resistência química; baixa resistência à choques; custo de aquisição médio; diâmetros mais comuns vão de 300 a 1500 mm. principalmente em bueiros, galerias de águas pluviais, esgotos sanitários; menos freqüentemente nas linhas adutoras; Br esgotos sanitários diâm. de 400 mm a mm; melhor alternativa para as obras de esgoto melhor relação benefício / custo. 11

12 FIBROCIMENTO Mistura de cimento Portland e fibras de amianto (rochas fibrosas predominantemente constituídas por silicatos). grande resistência química; resistência à pressão varia de 0,5 a 1,5 MPa; baixa resistência à choques; diâmetros mais comuns vão de 50 a 500 mm. rede de distribuição de água urbana; rede coletora de esgotos sanitários; menos freqüentemente nas linhas adutoras; ar comprimido. OUTROS MATERIAIS RPVC tubos de PVC recobertos (externamente) por resinas Poliester ou Epoxi e fibra de vidro para aumentar a resistência à pressão. Uso em destilarias para aplicação de vinhaça. Cobre, Latão e Chumbo (desuso) instalações prediais de água quente Aço inoxidável indústrias químicas, alimentícias... Manilhas cerâmicas instalações de esgoto rurais Experimento de Reynolds Escoamento É determinado a partir do conhecimento da velocidade em cada ponto do escoamento, isto é, a partir do campo de velocidade Escoamento permanente: Quando as características físicas não variam ao longo do tempo e do espaço V 1 V 2 V 3 Escoamento não permanente: quando a características físicas variam no espaço ou no tempo. V 1 V 2 V 3 12

13 Experimento de Reinolds Regime de escoamento Escoamento laminar: movimento regular Escoamento Turbulento: aparecem turbilhões no escoamento, causando um movimento de mistura. O turbilhamento provoca um regime não permanente. Porém o tempo característico de flutuação turbulenta < < escala de tempo que define o regime permanente ou transiente Experimento de Reinolds Regime de escoamento Experiência de Reynolds Experimento de Reinolds Regime de escoamento Fluxo em regime laminar Fluxo em regime turbulento 13