aula de mecanica dossolos

1. PYTHON APLICADO À HIDRÁULICA
Dimensionamento de diâmetros
Prof. Msc. Thamires Moura / Samyle Farias
(thamires.moura@ifal.edu.br)
81 9 9394-7601

2. Sistemas de Abastecimento de Água

3. Vamos relembrar...
O QUE É PERDA DE CARGA?
A perda de energia da água ao escoar dentro de uma
tubulação, causada pelo atrito:
• entre a água e a parede do tubo;
• entre as próprias camadas de água (viscosidade);
• por turbulência e rugosidade.

4. O que influencia a perda de carga?
1. Velocidade da água
Velocidade ↑ → perda de carga ↑↑
Relação é quadrática:
2. Diâmetro
Diâmetro ↑ → perda de carga ↓↓↓
O diâmetro influencia muito mais do que o comprimento.
3. Rugosidade do material
Materiais lisos (PVC, PEAD) → baixa perda
Materiais rugosos (ferro, concreto) → alta perda
4. Comprimento da tubulação
Quanto maior o percurso, maior a perda.

5. RELAÇÃO ENTRE DIÂMETRO ×
VELOCIDADE × PERDA DE CARGA
Quanto maior o diâmetro, menor a velocidade!!
Partindo da equação:
E sabendo que:
Então:
Se D aumenta, a Área aumenta muito, e logo, a velocidade diminui.
D ↑ --> A ↑↑ --> V ↓
D ↓ --> A ↓↓ --> V ↑

6. RELAÇÃO ENTRE DIÂMETRO ×
VELOCIDADE × PERDA DE CARGA
Quanto maior o diâmetro, menor a perda de carga!!
Usando Darcy-Weisbach:
1) O termo diminui
Se D cresce, diminui → cai.
2) Se V cai, → a perda de carga cai de forma exponencial.

7. Ainda sobre perda de carga x
diâmetros

8. Variações dos diâmetros…
Se o diâmetro AUMENTA:
• Área aumenta;
• Velocidade diminui;
• Perda de carga diminui muito;
• Menor consumo de energia;
• Menor pressão necessária.
Se o diâmetro DIMINUI:
• Área reduz;
• Velocidade aumenta;
• Perda de carga aumenta muito;
• Risco de golpe de aríete;
• Precisa de mais pressão;
• Pode causar desgaste e ruído.

9. Recomendações de velocidade
Tipo de tubulação Velocidade mínima Velocidade máxima
Rede de distribuição 0,6 m/s 3,0 m/s
Ramais prediais 0,5 m/s 2,0 m/s
Adutoras por gravidade 0,6 m/s 1,5–2,0 m/s
Adutoras pressurizadas 0,6–0,9 m/s 2,0–2,5 m/s
Redes de água potável (distribuição)
< 0,6 m/s: risco de estagnação, sedimentos, perda de
qualidade da água
> 3,0 m/s: desgaste, ruído e risco de golpe de aríete

10. Qual é o INPUT principal
no dimensionamento?

11. VAZÃO
A VAZÃO, ela é o ponto de partida para praticamente tudo.
A sequência clássica é:
1) Você recebe a vazão de projeto (Q);
2) Escolhe material e rugosidade;
3) Define limite de velocidade aceitável;
4) Calcula o diâmetro (D) que atende a Q;
5) Verifica a velocidade (V);
6) Calcula perda de carga (hf);
As fórmulas dependem totalmente de Q:
Sem Q, nada anda: você não calcula D, nem V, nem hf.

12. Quando a vazão não é o input?
1. Reabilitação de sistemas existentes
Você já tem o diâmetro existente e quer saber:
 qual vazão ele suporta?
 qual será a perda de carga?
Nesse caso, o input é D, e você calcula Q.
2. Verificação pós-projeto
Quando você precisa:
 checar se a tubulação atual comporta mais ligações;
 avaliar pressão em períodos de pico;
 ver impacto de bombas;
 diagnosticar falta de água;
Aqui você dá o D e calcula o Q máximo admissível.
3. Problemas didáticos de “qual a vazão máxima?”
Às vezes o exercício pede:
D = 150 mm, qual a vazão máxima que atende V ≤ 2 m/s?
Aí o input é V e D, não Q.

13. Como surge o diâmetro mínimo?
Quando você calcula um diâmetro pela fórmula → às vezes ele dá muito pequeno,
exemplo:
Isso é inviável!!
Comercialmente não existe
Normativamente não é aceito
A velocidade ficaria altíssima
Então você adota um diâmetro comercial mínimo, geralmente o primeiro a manter a
velocidade dentro do intervalo seguro.
Exemplo:
Se DN 15 mm dá 3,5 m/s → não atende
Se DN 20 mm dá 1,9 m/s → atende
DN 20 mm vira o diâmetro mínimo adotado
✔
Diâmetro calculado → compara com o diâmetro mínimo → adota o maior.

14. Como surge o diâmetro máximo?
As normas não trazem “DN máximo permitido”, mas trazem a VEL
mínima.
Da velocidade mínima nasce o diâmetro máximo permitido.
Pegando a equação:
Se você define:
• Q (sua vazão de projeto);
• Vmin (velocidade mínima normativa)
Então o diâmetro máximo é:
Se o diâmetro for maior que isso, a velocidade ficará abaixo de Vmin.
Esse cálculo mostra claramente que o diâmetro máximo vem da restrição de
velocidade mínima.

15. Diâmetro Máximo
Vazão:
Velocidade mínima = 0,6 m/s
Diâmetro comercial adotado: DN 50 mm