Hidraulica basica para projetos irrigação de paisagismo

Hidraulica Básica para Projetos

José Giacoia Neto
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Hidráulica Básica

• Conceitos
• Aplicações
• Cálculos
• Exercícios


Hidráulica Básica
• Água:

– Responde a Gravidade e toma a forma do
recipiente que a contém.
–Pesa aproximadamente 1kg por litro.
– é praticamente incompressível.


Hidráulica Básica

• Pressão:
P =F/A
É a força criada pelo peso da água
Unidades= 1 mca = 0,1 bar = 0,1 kgf/ cm 2
= 1,45 PSI = 0,01 mpa.


Hidráulica Básica

• Pressão:
Exemplos:
Pressão de 50 l de água em uma área de
50 x 50 cm
A = 2.500 cm2
F = 50 kg
P = 0,02 kgf/cm2 = 0,2 mca

Hidráulica Básica

• Pressão:
Exemplos:
Pressão de 2 l de água em uma área de
2 x 10 cm
A = 20 cm2
F = 2 kg
P = 0,1 kgf/cm2 = 1 mca

Pressão

Pressão Estática: Relativa a diferença de altura
a um dado referencial. Água sempre em
repouso, ou seja sem movimento

Pressão Dinâmica: Relativa a água em
movimento. A água começa a experimentar
perda de energia devido a fricção


Pressão

0,20 m

0,30 m

30 mca 0,90 m


Pressão


Pressão Estática


Tubo de manômetro
alimentação

torneira


Pressão Estática
Rede pública

Torneira fechada


Pressão Dinâmica


Perda de Carga


Pressão Dinâmica
Rede pública


Vazão

• Quantidade de fluido que passa em uma
determinada seção em uma unidade de
tempo
• Q = V/A onde V = Volume e A = área
• Temos diversas medidas
utilizaremos a unidade de l/s (litros por
segundo)


Perda de carga

• Hidrodinâmica é a parte da Hidráulica que
estuda o comportamento da água em
movimento
• Perda de energia devido ao atrito com a
água nas paredes da tubulação quando
ela está em movimento.


Perda de carga
A perda de carga varia para diferentes
tipos de tubulações, devido a
materiais, dimensões e rugosidade.
Isto faz cada tubulação ter suas
características de cálculo
diferenciadas.
Portanto temos que estar atentos a
estes detalhes.


Perda de Carga

• Métodos de cálculo.
• Equações: Universal, Hazen Williams e
Flamant.
•Ábacos
•Tabelas
•Programas


Perda de Carga

Depende de:
L = Comprimento da linha
D = diâmetro da tubulação
V = Velocidade da água na tubulação


Velocidade da água

Para determinarmos a velocidade em
uma tubulação devemos utilizar a seguinte
equação:

V = Q/A
em que :
V = velocidade da água em m/s,
Q = vazão m3/s,
A = área interna da tubulação em m 2 ,


Perda de Carga
Equação de Flamant
7
D*J V
= b*4
4 D
Onde: D = diâmetro em m
J = perda de carga unitária (m/m)
V = Velocidade média (m/s)
b = Coeficiente de Flamant = 0,000135,
para tubos de PVC.


Perda de Carga
Equação de Hazen Willians

V = 0,355 * C * D 0 , 63
*J 0.54

Onde : V = velocidade média (m/s)
J = perda de carga unitária (m/m)
C = coeficiente de Hazen Willians, igual a
140 para tubos de PVC.
D = diâmetro da tubulação (m)


Perda de Carga
Perda de carga Localizada:
- É a perda de carga devido a passagem
de água por conexões e componentes do
sistema (válvulas, registros, filtros. Etc)

- Para conexões podemos utilizar por
aproximação - 10 % do total da perda de
carga nos tubos

- Para outros componentes temos valores
tabelados


Perda de Carga
Regras:
-Variação de pressão do sistema não pode
passar de 20 %. (entre o primeiro e o
último aspersor)

- Verificar pressão de suporte do tubo

- Considerar Aclives e Declives


Cálculo de diâmetro de
tubulações
Critério mais utilizado é o da máxima
velocidade.

V máx = 2,5 m/s

Na prática utilizamos valores menores
como fator de segurança.


Lâmina a ser aplicada
TABELA DE CLIMA PET

CLIMA mm/dia
Frio e úmido 2.5 - 3.8
Frio e quente 3.8 - 5.1
Temperado úmido 3.8 - 5.1
Temperado seco 5.1 - 6.4
Quente e úmido 5.1 - 7.6
Quente e seco 7.6 - 11.4

*Frio eqüivale situações abaixo de 20 o C . Temperado eqüivale
um intervalo de temperatura entre 20 e 32 º C. Quente eqüivale
a temperaturas acima de 32 ºC . Úmido eqüivale a temperatura
umidade relativa acima de 50%, e consequentemente seco
eqüivale a UR abaixo de 50%.


Exemplo de cálculo
L = 15 m

Dc = 20 mm
Q = 0,08 l/s

V (tabela para tubo de 20 mm) = 0,35 m/s
hfu = 0,012 m/m

Hft = L x hfu = 15 x 0,012 = 0,18 m


Exercício
20 m m
VAZÃO (l/s) vel (m /s) perda de vel (m /s)
carga
0.01 0.044058 0.000258 0.027291
0.02 0.088116 0.000932 0.054581
0.03 0.132174 0.001974 0.081872
0.04 0.176232 0.003363 0.109163
0.05 0.220290 0.005084 0.136454
0.06 0.264348 0.007126 0.163744
0.07 0.308406 0.009481 0.191035
0.08 0.352464 0.012141 0.218326
0.09 0.396522 0.015100 0.245617


Exercício
Determinar o diâmetro da tubulação para
uma vazão de Q = 0,48 l/s

Sendo L = 45 metros. Qual a perda de carga
desta tubulação ?


Exercício
20 mm 25 mm
VAZÃO (l/s) vel (m/s) perda de vel (m/s) perda de
carga carga
0.46 2.026669 0.309850 1.255374 0.096509
0.47 2.070727 0.322440 1.282665 0.100431
0.48 2.114785 0.335261 1.309956 0.104424
0.49 2.158844 0.348311 1.337247 0.108489


Exercício

Solução:
Para Q = 0,48 l/s temos que utilizar um tubo de
25 mm a uma velocidade de 1,30 m/s

Esta velocidade provoca uma perda de
carga unitária de : hfu = 0,1044 m/m

Hf = 30 x 0,1044 = 3,13 m


Perda de carga dentro de um
setor
1 – Vazão dos aspersores

q = 0,10 l/s q = 0,10 l/s q = 0,10 l/s q = 0,10 l/s q = 0,05 l/s

4,2 6 0

q = 0,10 l/s q = 0,10 l/s

q = 0,10 l/s q = 0,10 l/s


Pressão estática no sistema
Calcular a pressão estática nos seguintes pontos:

Saída da válvula __________
40 mca

Manômetro A __________
40 mca
C 30
20

Manômetro B __________
40
37,70 mca 10 50
0,30 0 60

Manômetro C
37,40 mca
__________ B
30
20
40

Válvula 100-PEB
10 50

0,30 0 60
Tubo de
Entrada de 40 mca A
20
30
25 mm
40

Tubo de 50 mm 10
0
50
60 Tubo de 32 mm
PVC agropec PVC

30 m 15 m 15 m

Pressão Dinâmica
Calcular a pressão dinamica nos seguintes pontos:
34,4 mca
Saída da Válvula __________ (tabela do fabricante)
32,98 mca
Entrada Aspersor A __________ Rotor 5505
31,77 mca
Com Q = 0,76 l/s 0,30
Entrada Aspersor B __________ C
30.70 mca
Entrada Aspersor C __________
0,30
B
Válvula 100-PEB
Tubo de
Entrada de 40 mca
25 mm
A
Tubo de 50 mm Tubo de 32 mm
PVC agropec PVC

30 m 15 m 15 m

Pages 3-8

Cálculo das pressões
• Perda de carga na válvula:
• Q T = 2,28 l/s da tabela temos Hv = 0,56 bar = 5,6 mca
Saída da válvula temos = 40 – 5,6 = 34,4 mca

• Entrada Aspersor A = 34,4 – perda de carga na tubulação:

• Vazão do trecho = 2,28 l/s D = 50 mm.
• Tabela
• V = 1.371962 Perda de carga por m = 0.047092

Perda de carga total = 30 x 0.047092 = 1,4128

Pressão dinâmica na entrada do aspersor será de = 32.98 mca


Pages 3-8

• Entrada Aspersor B = 32,98 – perda de carga na tubulação:

• Vazão do trecho = 1.52 l/s D = 32 mm.
• Tabela
• V = 1.55 m/s , Perda de carga por m = 0.080799


Pressão dinâmica na entrada do aspersor será de = 31,77 mca


Pages 3-8

• Entrada Aspersor C = 31,77 – perda de carga na tubulação:

• Vazão do trecho = 0,76 l/s D = 32 mm.
• Tabela
• V = 1.2521 m/s , Perda de carga por m = 0.071551


Pressão dinâmica na entrada do aspersor será de = 30,70 mca


setor
2- Determinar o trecho crítico e
medir os trechos

3.00 5.00 5.00

2.00

2.00
4 ,2 6 0


setor
3- Numerar os trechos
3.00 5.00 5.00

T3 T2 T1

T4
4,2 6 0
T5


setor
4- Preencher tabela.
Trecho Vazão Velocidade Diâmetro Comp Perda de carga Perda de carga
l/s m/s mm m unit do trecho
1 0.05 0.220290 20 5 0.0051 0.02542
2 0.15 0.660870 20 5 0.0389 0.19445
3 0.25 1.101451 20 3 0.1000 0.30003
4 0.45 1.982611 20 2 0.2974 0.59480
5 0.85 2.319714 25 2 0.3009 0.60180

TOTAL 1.71650


setor
4- Preencher tabela.

Trecho Vazão Velocidade Diâmetro Comp Perda de carga Perda de carga
l/s m/s mm m unit do trecho
1 0.05 0.220290 20 5 0.0051 0.02542
2 0.15 0.660870 20 5 0.0389 0.19445
3 0.25 1.101451 20 3 0.1000 0.30003
4 0.45 1.982611 20 2 0.2974 0.59480
5 0.85 1.400400 32 2 0.0880 0.17606

TOTAL 1.29076


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