1 INTRODUÇÃO A água é um recurso natural importante para qualquer atividade humana e animal. É importante que o engenheiro saiba utilizar este recurso com eficiência. Para tanto o mesmo deve saber planejar e projetar estruturas de captação, condução e armazenamento de água. 1.1 CONCEITO DE HIDRÁULICA É o estudo do comportamento da água em repouso ou em movimento.

1.2 SUBDIVISÕES A disciplina de Hidráulica pode ser dividida em: - Hidráulica teórica: Hidrostática; Hidrodinâmica; - Hidráulica aplicada: Sistemas de abastecimento; Irrigação e drenagem; Geração de energia; Dessedentação animal.

Sistema Internacional 1.3 SISTEMA DE UNIDADES Na Hidráulica o profissional irá trabalhar com inúmeras grandezas, portanto o domínio das unidades e dos fatores de conversão é requisito básico para a elaboração dos projetos. As principais grandezas e unidades utilizadas na Hidráulica são: Sistema Internacional comprimento (m); Massa (kg); Tempo (s); Força (N); Energia (J); Potência (W); Pressão (Pa); Área (m2); Volume (m3); Vazão (m3/s)

Dentre as grandezas citadas as mais utilizadas serão: - Unidades de pressão: 1 atm = 101.396 Pa = 10.336 kgf/m2 = 1,034 kgf/cm2 = 760 mmHg = 10,33 mca; - Unidades de vazão: 1 m3/s = 3.600 m3/h = 1.000 L/s = 3.600.000 L/h; Exercício: Transformar 0,015 m3/s para m3/h, L/s e L/h. Resposta: 54 m3/h, 15 L/s e 54.000 L/h

1.4 PROPRIEDADES DOS FLUÍDOS Na maioria das aplicações dentro da disciplina o fluído utilizado será a água. Entretanto, o profissional pode vir a trabalhar com outros tipos de fluídos, como por exemplo: óleos, mercúrio, glicerina, ou algum subproduto de agroindústria. Os fluídos podem ser caracterizados pelas suas propriedades. As principais são: 1.4.1 Massa específica ρ =massa por volume Unidades: kg/m3, g/cm3 Água (4ºC): 1.000 kg/m3 Mercúrio (15ºC): 13.600 kg/m3

1.4.2 Peso específico γ=peso por volume Unidades: N/m3, kgf/cm3 Água : γ = 9.810 N/m3 = 1.000 kgf Observação: F = m . a; P = m . g; N = g . kgf; γ = ρ . G Exemplo: Uma caixa de 1,5 x 1,0 x 1,0 m armazena 1.497,5 kg de água. Determine o peso específico da água em N/m3 e Kgf/m3. Considere g = 9,81 m/s2. Resposta Peso = 1.497,5 kg . 9,81 m/s2 = 14.689,49 N γ = 14.689,49 N/1,5 m3 = 9793N/m3 γ = 9793N/m3/9,81m/s2 = 998,3kgf /m

2. CONDUTOS LIVRES 2.1 INTRODUÇÃO O escoamento de água em um conduto livre, tem como característica principal o fato de apresentar uma superfície livre, sobre a qual atua a pressão atmosférica. Rios, canais, calhas e drenos são exemplos de condutos livres de seção aberta, enquanto que os tubos operam como condutos livres quando funcionam parcialmente cheios, como é o caso das galerias pluviais. Os canais são construídos com uma certa declividade, suficiente para superar as perdas de carga e manter uma velocidade de escoamento constante. Os conceitos relativos à linha piezométrica e a linha de energia são aplicados aos condutos livres de maneira similar aos condutos forçados.

A solução de problemas hidráulicos envolvendo canais é mais difícil do que aqueles relativos aos condutos forçados. Nos condutos forçados, a rugosidade das paredes é bem definida pelo processo industrial e pelos materiais utilizados, o mesmo não ocorrendo com os canais naturais e os escavados em terra, onde a incerteza na escolha do coeficiente de rugosidade é muito maior do que nas tubulações. Quanto aos parâmetros geométricos, nos condutos forçados as seções são basicamente circulares, enquanto os canais apresentam as mais variadas formas.

2.2 ELEMENTOS GEOMÉTRICOS DE UM CANAL - Seção transversal: é a seção plana do conduto, normal á direção do escoamento; - Seção molhada: é a parte da seção transversal do canal em contato direto com o líquido; Perímetro molhado: corresponde a soma dos comprimentos (fundo e talude) em contato com o líquido; Raio hidráulico: é a razão entre a seção molhada e o perímetro molhado; Borda livre: corresponde a distância vertical entre o nível máximo de água no canal e o seu topo.

2.3 FORMA GEOMÉTRICA DOS CANAIS A maioria dos condutos livres apresentam seção trapezoidal, retangular ou circular. Seção trapezoidal Seção (área): A = h(b + m.h) Perímetro: P = b + 2.h (1+ m2)^1/2 Raio hidráulico: R = A/P Seção retangular Seção (área): A = b.h Perímetro: P = b + 2.h

Seção circular (50%) Largura da superfície: Seção (área): A = p D^2/8 Perímetro: P = p D/2 Raio hidráulico: R = A / P Exemplo: Calcular a seção, o perímetro molhado e o raio hidráulico para o canal trapezoidal a seguir (talude = 1 : 0,58; b = 1; h = 2 Resposta A = h(b + m.h) => A = 2(1+ 0,58.2) = 4,32m2 P = b + 2.h(1+ m2)^1/2 => P = 1+2x2 (1+0,58^2)^0,5 = 5,62m R = A/P => R = 4,32/5,62 = 0,77 m.