Hidrostática-Conceitos Fundamentais da Hidráulica para Engenharia

BRUNO SEGALLA PIZZOLATTI ENS 7008 Hidráulica Hidrostática 1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental Conceito Hidrostática Parte da hidráulica que estudo a água em repouso Trata das forças e pressões resultantes do peso do fluido Seus princípios são utilizados para resolver problemas de engenharia 2 Hidrostática Fluidos em repouso consequentemente F 0 Somatório das forcas aplicadas ao fluido igual a 0 Pressão 1 Kg 1 Kg Pressão p dF dA Pressão Pressões acima da atmosférica P1 Pmanométrica Patm Pabsoluta P0 Pressões abaixo da atmosférica Vácuo parcial P1 Patm Pvácuo Pabsoluta P2 P0 Pressão 7 PRESSÃO ATMOSFÉRICA Patm 1 atm 101 x 105 Pa nível do mar PRESSÃO MANOMÉTRICA PRESSÃO ABSOLUTA Pman Pinterior Pabs Patm Pman Pressão atmosférica 8 1 Pa 1 Nm2 Pressão atmosférica Aplicação DESCARGA P Pa BOMBA CENTRÍFUGA SUCÇÃO ASPIRAÇÃO Pressão Aplicação 10 Qual a pressão na torneiras das casas A e B Se instalássemos um tubo bem alto no ponto C qual seria a altura de água nesse tubo Equipamento de medida de pressão 11 Barômetro de Torricelli pressão atmosférica ρ Hg 13579 kgm3 Equipamento de medida de pressão 12 Manômetro medida de pressão fluidos manometro de Bourdon Pressão diferencial Pressão Manometrica Equipamento de medida de pressão 13 Manômetro medida de pressão fluidos tubo em U Sistema fechado Pressão Diferencial Sistema aberto Fluido manometrico Equipamento de medida de pressão 14 Manômetro medida de pressão fluidos pressão em ponto da tubulação Sistema aberto Fluido manometrico Equipamento de medida de pressão 15 Manômetro medida de pressão fluidos diferença de pressão em trecho de tubulação Equipamento de medida de pressão 16 Manometro medida de pressão fluidos tubo em reto e tubo inclinado L h Tubo inclinado melhora a precisão da medida Tubo reto Princípio de Pascal 17 A pressão aplicada em um fluído confinado em um recipiente é transmitida para todos os pontos do fluído e paredes do recipiente o Todo acréscimo de pressão exercido num ponto da massa líquida se transmite integralmente para todos os pontos do líquido Aplicações do princípio do pascal o Prensa hidráulica o Elevador hidráulico Experiência de Pascal Orifícios Rolhas Êmbolo Experiência de Pascal Princípio de Pascal Aplicação 20 1 Princípio de Pascal Aplicação Reservatório Respiro Válvula de retenção Bomba F1 Manipulo Válvula de retenção F2 Qual peso de um elefante apoiado numa prensa hidráulica de área de 2000 cm² apoiado por uma força vertical F equivalente a 200 N de cima para baixo sobre o outro pistão da prensa cuja área é igual a 25 cm² Resposta P 16 kN Onde a pressão é maior No ponto A ou B 23 Princípio de Stevin Considerando líquido em repouso em um sólido prismático ideal cujas forças atuantes sejam todas verticais definese A diferença de pressão entre dois pontos da massa de um líquido em equilíbrio é igual à diferença de profundidade multiplicada pelo peso específico do líquido F0 p2p1γh Princípio de Stevin CAIXA DÁGUA ÁGUA h₁ h₂ h₃ h₄ h₅ PAREDE PISO Exemplo 27 Num tubo em U de extremidades abertas encontramse em equilíbrio três líqüidos não miscíveis conforme a figura a seguir Os líqüidos A e B têm densidades respecvamente iguais a 080gcm3 e 10gcm3 A densidade do líqüido C é Resposta c 19 gcm3 Exemplo O manômetro inclinado da figura abaixo indica que a pressão no tubo em A é 5516 Nm² O fluido que escoa nos tubos A e B é água e o fluido manométrico apresenta peso específico relativo de 26 Qual é a pressão no tubo B que corresponde à condição mostrada Resposta P 292714 Pa Demonstração do princípio Steven x Pascal 29 p2 p1 γ h Princípio de Arquimedes Quando um corpo está total ou parcialmente imerso em um fluido em equilíbrio este exerce sobre o corpo uma força denominada EMPUXO que tem as seguintes características 1ª Sentido oposto ao peso do corpo 2ª Intensidade dada por E PF onde PF é o peso do fluido deslocado Empuxo E P E P E P E P E P E P E P Exemplo Um objeto com massa de 10 kg e volume de 0002 m³ é colocado totalmente dentro da água ρ água 1000 kgm³ O que acontece com o objeto ao ser lançado na água Qual o peso real e o peso aparente do objeto Qual a aceleração aplicada sobre o objeto Resposta P real 981 N P aparente 7848 N a 785 ms² Fim