Coleção UAB−UFSCar Hidráulica geral e aplicada PDF
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− Coleção UAB UFSCar Engenharia Ambiental Jorge Akutsu Hidráulica geral e aplicada Hidráulica geral e aplicada Reitor Targino de Araújo Filho Vice-Reitor Pedro Manoel Galetti Junior Pró-Reitora de Graduação Emília Freitas de Lima Secretária de Educação a Distância - SEaD Aline Maria de Medeiros Rodrigues Reali Coordenação UAB-UFSCar Claudia Raimundo Reyes Daniel Mill Denise Abreu-e-Lima Joice Otsuka Sandra Abib Valéria Sperduti Lima Coordenador do Curso de Engenharia Ambiental Luiz Márcio Poiani UAB-UFSCar Universidade Federal de São Carlos Rodovia Washington Luís, km 235 13565-905 - São Carlos, SP, Brasil Telefax (16) 3351-8420 www.uab.ufscar.br [email protected] Jorge Akutsu Hidráulica geral e aplicada 2012 © 2012, Jorge Akutsu Concepção Pedagógica Daniel Mill Supervisão Douglas Henrique Perez Pino Assistente Editorial Letícia Moreira Clares Equipe de Revisão Linguística Daniela Silva Guanais Costa Francimeire Leme Coelho Jorge Ialanji Filholini Lorena Gobbi Ismael Luciana Rugoni Sousa Marcela Luisa Moreti Paula Sayuri Yanagiwara Rebeca Aparecida Mega Sara Naime Vidal Vital Equipe de Editoração Eletrônica Edson Francisco Rother Filho Izis Cavalcanti Equipe de Ilustração Eid Buzalaf Jorge Luís Alves de Oliveira Nicole Santaella Priscila Martins de Alexandre Capa e Projeto Gráfico Luís Gustavo Sousa Sguissardi Todos os direitos reservados. Nenhuma parte desta obra pode ser reproduzida ou transmitida por qual- quer forma e/ou quaisquer meios (eletrônicos ou mecânicos, incluindo fotocópia e gravação) ou arquivada em qualquer sistema de banco de dados sem permissão escrita do titular do direito autoral. SUMÁRIO . . . . . . . . . . . APRESEntAção . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7 UnIDADE 1: Definições, princípios e fundamentos básicos do escoamento de fluidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 UnIDADE 2: Linha piezométrica x linha de energia ou de carga total . . . . .41 UnIDADE 3: teorema de Bernoulli . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47 UnIDADE 4: teoria dos sifões e linhas de sucção . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .59 UnIDADE 5: Formulação da perda de carga em condutos forçados: Fórmula Universal (F.U.) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .71 UnIDADE 6: Formulações empíricas de perda de carga em condutos forçados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .91 UnIDADE 7: Sistemas de tubulações e sistemas ramificados . . . . . . . . . . . .99 UnIDADE 8: Sistemas de bombeamento e instalações de recalque . . . . . .121 UnIDADE 9: Introdução ao escoamento em canais (Condutos livres) . . . .149 UnIDADE 10: Movimento Permanente e Uniforme em canais (MPU) . . . . .161 UnIDADE 11: Dimensionamento, projeto, construção e manutenção de canais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .175 APRESEntAção O livro intitulado Hidráulica Geral e Aplicada foi especialmente preparado com vistas à sua utilização como material de apoio ao curso de Engenharia Am- biental, na modalidade de ensino a distância da UFSCar. Contou com a expe- riência didática do autor na transmissão de conhecimentos de Hidráulica junto à UNESP, Campus de Bauru, onde atuou durante treze anos, e com o suporte técnico e pessoal oferecido pela equipe de confecção de material impresso da SeAD – Secretaria de Ensino a Distância desta Universidade. Para elaboração deste livro, procurou-se adequar seu conteúdo de forma a ser condizente e consonante com o perfil e formação desejados de um enge- nheiro ambiental, delineados no projeto pedagógico do referido curso. São abordados neste livro os conceitos e fudamentos básicos sobre o escoamento e transporte de água e análise dos fenômenos físicos associados, com a particularidade de conter textos objetivos e sintéticos, acompanhados de ilustrações, de maneira a permitir a visualização e interpretação dos fenômenos e conceitos pertinentes à disciplina. Distinguem-se na estruturação do conteúdo deste livro duas partes prin- cipais, quais sejam: escoamento de água em condutos forçados e escoamento de água em condutos livres ou canais. Na parte referente a condutos forçados, são abordados assuntos específi- cos tais como: equação da conservação da energia total, formulações de perda de carga, traçados de linha de energia e linha piezométrica, sistemas de tubula- ções e reservatórios, sistemas de bombeamento e medidas de vazões. Na parte que trata de canais, são apresentadas especificamente as teo- rias relacionadas ao transporte de água em regime de movimento permanente e uniforme (M.P.U.), inclusive aspectos práticos de dimensionamento e projeto de sistemas de água limpa ou água contendo teores de sólidos em suspensão (águas residuárias). Assim, avalia-se que os conceitos e fundamentos apresentados poderão ser utilizados no dimensionamento, projeto, análise e avaliação de sistemas de abastecimento de água, sistemas de coleta e transporte de esgotos sanitários e sistemas de drenagem de águas pluviais, dentre outros. Tais conceitos e fundamentos também possibilitarão ao aluno a análise e avaliação de parâmetros intrinsecamente associados ao escoamento, tais como pressão, vazão, velocidade, perdas de energia etc, com vistas ao enqua- dramento dos sistemas de transporte de água aos requisitos técnicos, econômi- cos, operacionais e ambientais. 7 UnIDADE 1 Definições, princípios e fundamentos básicos do escoamento de fluidos
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