Os Fundamentos de Hidrometria

RELATÓRIO AULA PRATICA 1 E 2.

Jaqueline Vieira de Oliveira, José Dercio S. Maziero, Victor Coelho Muller, Valdcley de Campos.

Graduandos do curso de Engenharia Civil da Universidade de Cuiabá

Prof. Dahiane dos Santos Oliveira Zangeski

Resumo:

        O presente relatório contempla as aulas praticas 1 e 2 da disciplina de Fundamentos de Hidráulica e Hidrometria  que foram realizadas em laboratório na Universidade de Cuiabá – Campus Barão.

A aula pratica 1, foi realizada no dia 13/10/2017 teve como objetivo o estudo do Escoamento em Tubulações com os experimentos de Numero de Reynolds e experimento de Perda de Carga.

Através da aula pratica 2 que foi realizada no dia 10/11/2017  abordou o Regime de Escoamento em canais, com os seguintes procedimentos; Identificação dos elementos geométricos do canal, medidas de velocidade e vazão pelo método do flutuador e comporta de fundo em descarga livre.

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INTRODUÇÃO

Os experimentos realizados na primeira aula foram:

• Experimentos de número de Reynolds;
•  Experimento de perda de carga.

O número de Reynolds é um número adimensional que é utilizado para o cálculo do regime de escoamento de um fluido. A significância fundamental do número de Reynolds é que o mesmo permite avaliar o tipo do escoamento e pode indicar se flui em regime laminar (Re < 2000), Regime de transição (2000 > Re < 4000) e Regime turbulento (4000 > Re).

Ainda na primeira aula, foi realizado o ensaio de perda de carga para comprovar na pratica e teoria de perda de carga, que teve como objetivo observar a perda de carga resultante para diferentes diâmetros em condutos retos e comparar os resultados obtidos.

Os experimentos realizados na segunda aula foram:

• Identificação dos elementos geométricos do canal;
• Medidas de velocidade e vazão pelo método do flutuador;
• Comporta de fundo em descarga livre;

Através do experimento de Identificação dos elementos geométricos do canal, teve como objetivo conhecer o conceito de mínimo perímetro molhado e dos elementos hidráulicos, assim demonstrando como acontece o escoamento em tubulações.

No procedimento seguinte, medidas de velocidade e vazão pelo método do flutuador, encontramos o tempo em que o objeto flutuava para encontrar a vazão.

No último experimento desta aula, comporta de fundo em descarga livre, foi realizado para mostrar o perfil de escoamento em uma descarga livre.

        Os presentes experimentos tiveram como objetivo apresentar na pratica a teoria aplicada dentro de sala de aula, esclarecendo como os fluidos se comportam em determinadas situações.

FUNDAMENTAÇÃO TEORICA

Numero do Reynolds:

O número de Reynolds, demonstrado em 1883 por Osborne Reynolds é uma expressão que permite dizer o tipo de escoamento de um fluido. A expressão é obtida por meio da experiência feita por Reynolds em que um tubo transparente que é ligado a um reservatório com água, onde no final do mesmo se encontra uma válvula que controla a velocidade de descarga da água. Com aplicação de um corante, para analisar seu comportamento ao longo do tubo. Quando a válvula de descarga é aberta aos poucos e a velocidade da água é pequena, pode-se notar que o corante assume um comportamento onde as partículas escoam continuamente em linha reta, pois não há agitação transversal.  No entanto esse comportamento se altera ao abrir um pouco mais a válvula de descarga, formando pequenas ondulações formadas por agitações  transversais do fluido até o corante desaparecer por diluição.

Para determinar em qual regime de escoamento um fluido se encontra é aplicado a formula:

Re = P.V.D

                       µ

Sendo

Re = Numero de Reynolds

P = Massa especifica do fluido

V = Velocidade do escoamento

D = Diâmetro da tubulação

µ = Viscosidade dinâmica do fluido

        

Se o resultado obtido através da formula anterior for 2000 < Re temos o regime laminar de escoamento. Já 2000 > Re < 4000 temos o regime de transição, e quando Re for maior que 4000 está no regime turbulento.

        Perda de Carga:

Perda de carga é a energia perdida pela unidade de peso do fluido quando este escoa. Segundo Archibald Joseph Macintyre a perda de carga, ou energia, resulta do atrito interno do liquido, isto é, de sua viscosidade, da resistência oferecida pelas paredes em virtude de sua rugosidade e das alterações nas trajetórias das partículas liquidas impostas pelas peças e dispositivos intercalados na tubulação. Quando um líquido escoa de um ponto para outro no interior de um tubo, ocorrer sempre uma perda de energia ou perda de carga. Esta perda de energia é devida principalmente ao atrito interno do fluído com uma camada estacionária aderida á parede interna do tubo. Na hidráulica a perda de carga tem duas causas distintas. A primeira é a perda de carga distribuída onde a parede da tubulação leva a uma dissipação de pressão distribuída ao longo do comprimento do tubo, fazendo com que a pressão total diminua ao longo do comprimento, e no segundo caso, perdas de carga localizadas causa perda de carga pelos acessórios de canalização e para o controle do fluxo do escoamento, as quais provocam variação na velocidade, em modulo e direção, intensificando a perda de energia nos pontos onde estão localizados.

Para determinar qual foi o tipo de perda de energia que se teve utiliza-se as seguintes fórmulas:

Distribuída:              ΔH= f. L.v²     

                                                          D.2g                    

Sendo:

ΔH = perda de carga distribuída

f = fator de atrito

L = comprimento da tubulação

D = Diâmetro da tubulação

v = velocidade do escoamento

g = gravidade

Localizada:                   ΔHL = f. Le.v²

                                                         D.2g

Sendo:

ΔHl = perda de carga localizada