Hidráulica para Engenharia Civil e Ambiental

Hidráulica para Engenharia Civil e Ambiental Tradução da 5a. EdiçãoEdição 1

Autor(es): By Martin Borthwick, Andrew Chadwick and John Morfett
ISBN: 9788535265576
Data de publicação : Oct 11, 2016
Nº de páginas: 504
Preço de varejo sugerido:
  • BRL: R$215.00

  • Descrição
  • Sobre o autor(es)
  • SUMÁRIO
Descrição

Características

  • Aplicação da teoria na prática,
  • Exercícios
Sobre o autor(es)
By Martin Borthwick; Andrew Chadwick and John Morfett
SUMÁRIO
Sumário
Agradecimentos v
Prefácio vii
Uma Breve História da Hidráulica ix
Notas Introdutórias xi
Principais Símbolos xv
Parte I
Princípios e Aplicações Básicas
1 Hidrostática .........................................................................................................................................................................2
1.1 PRESSÃO ...........................................................................................................................................................................2
1.2 MEDIÇÃO DA PRESSÃO ..................................................................................................................................................4
1.3 FORÇAS DE PRESSÃO EM CORPOS SUBMERSOS ....................................................................................................7
1.4 FLUTUAÇÃO ................................................................................................................................................................... 12
1.5 RESUMO ......................................................................................................................................................................... 17
PROBLEMAS PARA RESOLVER ................................................................................................................................................. 17
2 Princípios do Escoamento de Fluidos ......................................................................................................... 21
2.1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................................................................ 21
2.2 CLASSIFICAÇÕES DOS ESCOAMENTOS .................................................................................................................... 22
2.3 VISUALIZAÇÕES DE PADRÕES DE ESCOAMENTO .................................................................................................. 23
2.4 EQUAÇÕES FUNDAMENTAIS DA DINÂMICA DOS FLUIDOS ................................................................................. 24
2.5 APLICAÇÕES DAS LEIS DE CONSERVAÇÃO AO ESCOAMENTO DE FLUIDOS .................................................... 25
2.6 APLICAÇÃO DA EQUAÇÃO DA ENERGIA .................................................................................................................. 31
2.7 APLICAÇÃO DA EQUAÇÃO DA QUANTIDADE DE MOVIMENTO ........................................................................... 34
2.8 MEDIDA DA VELOCIDADE E DA VAZÃO .................................................................................................................... 40
2.9 ESCOAMENTOS POTENCIAIS ...................................................................................................................................... 43
2.10 ALGUNS PADRÕES DE ESCOAMENTO TÍPICOS ...................................................................................................... 47
2.11 RESUMO ......................................................................................................................................................................... 55
PROBLEMAS PARA RESOLVER ................................................................................................................................................. 55
3 Comportamento dos Fluidos Reais ............................................................................................................... 57
3.1 FLUIDOS REAIS E IDEAIS ............................................................................................................................................. 57
3.2 ESCOAMENTO VISCOSO .............................................................................................................................................. 58
3.3 ESTABILIDADE DOS ESCOAMENTOS LAMINARES E O INÍCIO DA TURBULÊNCIA ............................................ 60
3.4 AÇÃO DE CISALHAMENTO EM ESCOAMENTOS TURBULENTOS ......................................................................... 63
3.5 CAMADA-LIMITE ............................................................................................................................................................ 66
3.6 ALGUMAS IMPLICAÇÕES DO CONCEITO DE CAMADA-LIMITE ............................................................................ 73
3.7 CAVITAÇÃO ..................................................................................................................................................................... 76
3.8 EFEITOS DA TENSÃO SUPERFICIAL ........................................................................................................................... 76
3.9 RESUMO ......................................................................................................................................................................... 77
PROBLEMAS PARA RESOLVER ................................................................................................................................................. 77
4 Escoamento em Tubos e Condutos Fechados ...................................................................................... 78
4.1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................................................................ 78
4.2 CONTEXTO HISTÓRICO ............................................................................................................................................... 79
4.3 CONCEITOS FUNDAMENTAIS DO ESCOAMENTO EM TUBULAÇÕES .................................................................. 80
4.4 ESCOAMENTO LAMINAR ............................................................................................................................................. 83
4.5 ESCOAMENTO TURBULENTO ..................................................................................................................................... 85
4.6 PERDAS DE CARGA LOCALIZADAS ............................................................................................................................ 93
4.7 TUBOS PARCIALMENTE CHEIOS ................................................................................................................................ 97
4.8 RESUMO ....................................................................................................................................................................... 101
PROBLEMAS PARA RESOLVER ............................................................................................................................................... 101
5 Escoamento em Canais Abertos .................................................................................................................... 103
5.1 ESCOAMENTO COM SUPERFÍCIE LIVRE.................................................................................................................. 103
5.2 CLASSIFICAÇÃO DOS ESCOAMENTOS .................................................................................................................... 104
5.3 CANAIS NATURAIS E ARTIFICIAIS E SUAS PROPRIEDADES ................................................................................. 104
5.4 DISTRIBUIÇÃO DA VELOCIDADE, COEFICIENTES DE ENERGIA E DE QUANTIDADE DE MOVIMENTO ....... 106
5.5 ESCOAMENTOS LAMINAR E TURBULENTO ........................................................................................................... 107
5.6 ESCOAMENTO UNIFORME ........................................................................................................................................ 108
5.7 ESCOAMENTO RAPIDAMENTE VARIADO: USO DOS PRINCÍPIOS DA ENERGIA .............................................. 116
5.8 ESCOAMENTO RAPIDAMENTE VARIADO: USO DOS PRINCÍPIOS DA QUANTIDADE DE MOVIMENTO ...... 125
5.9 MEDIDORES DE PROFUNDIDADE CRÍTICA ........................................................................................................... 128
5.10 ESCOAMENTO GRADUALMENTE VARIADO ............................................................................................................ 131
5.11 ESCOAMENTO TRANSIENTE ..................................................................................................................................... 148
5.12 RESUMO ....................................................................................................................................................................... 150
PROBLEMAS PARA RESOLVER ............................................................................................................................................... 151
6 Surtos de Pressão em Tubulações ............................................................................................................... 153
6.1 INTRODUÇÃO .............................................................................................................................................................. 153
6.2 EFEITO DO FECHAMENTO “BRUSCO¿ DA VÁLVULA ............................................................................................. 155
6.3 ESCOAMENTO TRANSIENTE COMPRESSÍVEL ........................................................................................................ 156
6.4 ANÁLISE DE PROBLEMAS MAIS COMPLEXOS ....................................................................................................... 163
6.5 OBSERVAÇÕES FINAIS ............................................................................................................................................... 165
6.6 RESUMO ....................................................................................................................................................................... 165
PROBLEMAS PARA RESOLVER ............................................................................................................................................... 165
7 Máquinas Hidráulicas ............................................................................................................................................. 167
7.1 CLASSIFICAÇÃO DAS MÁQUINAS ............................................................................................................................ 167
7.2 BOMBAS DE FLUXO CONTÍNUO ............................................................................................................................. 168
7.3 DADOS DE DESEMPENHO DE BOMBAS DE FLUXO CONTÍNUO ...................................................................... 172
7.4 SELEÇÃO DA BOMBA ................................................................................................................................................. 173
7.5 TURBINAS PARA ENERGIA HIDRELÉTRICA ............................................................................................................. 174
7.6 SELEÇÃO DA TURBINA .............................................................................................................................................. 176
7.7 CAVITAÇÃO EM MÁQUINAS HIDRÁULICAS ............................................................................................................ 176
7.8 RESUMO ....................................................................................................................................................................... 177
PROBLEMAS PARA RESOLVER ............................................................................................................................................... 177
8 Teoria das Ondas ........................................................................................................................................................ 179
8.1 MOVIMENTO DAS ONDAS ........................................................................................................................................ 179
8.2 TEORIA LINEAR DE ONDAS ...................................................................................................................................... 182
8.3 PROCESSOS DE TRANSFORMAÇÃO E ATENUAÇÃO DAS ONDAS ..................................................................... 188
8.4 PROCESSOS DA ZONA DE ARREBENTAÇÃO..........................................................................................................204
8.5 ANÁLISE DOS REGISTROS DE ONDAS: ESTATÍSTICA DAS ONDAS EM CURTO PRAZO.................................. 212
8.6 PREVISÃO DAS ONDAS COM BASE NOS REGISTROS DO VENTO .................................................................... 222
8.7 ESTATÍSTICAS DAS ONDAS EM LONGO PRAZO .................................................................................................... 227
8.8 PREVISÃO DE NÍVEIS EXTREMOS DE ÁGUAS PARADAS ...................................................................................... 231
8.9 RESUMO ....................................................................................................................................................................... 233
PROBLEMAS PARA RESOLVER ............................................................................................................................................... 233
9 Transporte de Sedimentos .................................................................................................................................. 236
9.1 INTRODUÇÃO .............................................................................................................................................................. 236
9.2 IMINÊNCIA DE MOVIMENTO .................................................................................................................................... 238
9.3 DESCRIÇÃO GERAL DA MECÂNICA DO TRANSPORTE DE SEDIMENTOS ........................................................242
9.4 EQUAÇÕES DO TRANSPORTE DE SEDIMENTOS ..................................................................................................246
9.5 OBSERVAÇÕES FINAIS SOBRE O TRANSPORTE DE SEDIMENTOS ................................................................... 255
9.6 RESUMO ....................................................................................................................................................................... 256
PROBLEMAS PARA RESOLVER ............................................................................................................................................... 256
10 Hidrologia de Cheias ............................................................................................................................................... 258
10.1 CLASSIFICAÇÕES ........................................................................................................................................................ 258
10.2 MÉTODOS DE PREVISÃO DE CHEIAS EM BACIAS DE DRENAGEM RURAIS .................................................... 259
10.3 CARACTERÍSTICAS DESCRITIVAS DA BACIA HIDROGRÁFICA .............................................................................. 259
10.4 ANÁLISE DE FREQUÊNCIA ......................................................................................................................................... 261
10.5 MODELAGEM CHUVA-VAZÃO ................................................................................................................................... 273
10.6 RESUMO DOS PROCEDIMENTOS DE CHEIA DE PROJETO PARA BACIAS HIDROGRÁFICAS RURAIS .........286
10.7 PROPAGAÇÃO DE CHEIAS ........................................................................................................................................286
10.8 CHEIAS DE PROJETO PARA A SEGURANÇA DOS RESERVATÓRIOS ...................................................................295
10.9 MÉTODOS DE PREVISÃO DE CHEIAS EM BACIAS URBANAS .............................................................................296
10.10 IMPACTOS DAS MUDANÇAS CLIMÁTICAS NA HIDROLOGIA DE CHEIAS ................................................................. 301
10.11 RESUMO ....................................................................................................................................................................... 301
PROBLEMAS PARA RESOLVER ...............................................................................................................................................302
11 Análise Dimensional e Teoria dos Modelos Físicos ...................................................................... 305
11.1 INTRODUÇÃO ..............................................................................................................................................................305
11.2 IDEIA DE ‘SEMELHANÇA’ ...........................................................................................................................................306
11.3 HOMOGENEIDADE DIMENSIONAL E SUAS IMPLICAÇÕES .................................................................................306
11.4 ANÁLISE DIMENSIONAL ............................................................................................................................................ 307
11.5 ANÁLISE DIMENSIONAL ENVOLVENDO MAIS VARIÁVEIS .................................................................................... 310
11.6 APLICAÇÕES DA SEMELHANÇA DINÂMICA ........................................................................................................... 311
11.7 MODELOS HIDRÁULICOS .......................................................................................................................................... 316
11.8 RESUMO ....................................................................................................................................................................... 323
PROBLEMAS PARA RESOLVER ............................................................................................................................................... 324
Parte II
Aspectos da Engenharia Hidráulica
12 Sistemas de Tubulações ........................................................................................................................................ 326
12.1 INTRODUÇÃO .............................................................................................................................................................. 326
12.2 PROJETO DE UM SISTEMA DE TUBULAÇÃO SIMPLES ........................................................................................ 326
12.3 SISTEMAS DE TUBULAÇÕES EM SÉRIE, EM PARALELO E RAMIFICADOS ........................................................ 329
12.4 SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO ................................................................................................................................... 331
12.5 PROJETO DE ESTAÇÕES DE BOMBEAMENTO ....................................................................................................... 336
12.6 PROTEÇÃO CONTRA SURTOS ..................................................................................................................................340
12.7 RESUMO .......................................................................................................................................................................345
13 Estruturas Hidráulicas ............................................................................................................................................ 346
13.1 INTRODUÇÃO ..............................................................................................................................................................346
13.2 VERTEDORES DE CHAPA FINA (SOLEIRA DELGADA) ........................................................................................... 347
13.3 VERTEDORES DE BASE LONGA ................................................................................................................................ 353
13.4 CALHAS DE MEDIÇÃO ............................................................................................................................................... 356
13.5 VERTEDORES-EXTRAVASORES .................................................................................................................................. 361
13.6 VERTEDORES-EXTRAVADORES ESCALONADOS .................................................................................................... 370
13.7 DISSIPADORES DE ENERGIA .................................................................................................................................... 371
13.8 COMPORTAS DE CONTROLE .................................................................................................................................... 373
13.9 ESTRUTURAS DE DERIVAÇÃO LATERAL .................................................................................................................. 377
13.10 ESTRUTURAS DE DESCARGA ................................................................................................................................... 381
13.11 RESUMO ....................................................................................................................................................................... 381
14 Hidráulica Computacional .................................................................................................................................. 383
14.1 VISÃO GERAL ...............................................................................................................................................................383
14.2 MODELOS MATEMÁTICOS E MODELOS NUMÉRICOS .........................................................................................384
14.3 DEDUÇÃO DAS EQUAÇÕES DE CONSERVAÇÃO ..................................................................................................385
14.4 EQUAÇÕES DIFERENCIAIS E ESQUEMAS DE DIFERENÇAS FINITAS .................................................................388
14.5 CONDIÇÕES DE CONTORNO E CONDIÇÕES INICIAIS ........................................................................................392
14.6 APLICAÇÕES DA HIDRÁULICA COMPUTACIONAL ................................................................................................393
14.7 CONSIDERAÇÕES FINAIS .......................................................................................................................................... 410
14.8 RESUMO ....................................................................................................................................................................... 411
15 Engenharia de Rios e Canais ............................................................................................................................ 412
15.1 INTRODUÇÃO .............................................................................................................................................................. 412
15.2 OTIMIZAÇÃO DA SEÇÃO TRANSVERSAL DE UM CANAL ..................................................................................... 412
15.3 CANAIS NÃO REVESTIDOS ........................................................................................................................................ 414
15.4 PROJETO DE CANAIS ALUVIAIS ESTÁVEIS .............................................................................................................. 416
15.5 MORFOLOGIA DOS CANAIS NATURAIS .................................................................................................................420
15.6 MODELAGEM COMPUTACIONAL DE RIOS ............................................................................................................423
15.7 VAZÕES DE CHEIA EM CANAIS DE SEÇÃO COMPOSTA ......................................................................................429
15.8 ENGENHARIA FLUVIAL ...............................................................................................................................................434
15.9 RESUMO .......................................................................................................................................................................437
16 Engenharia Costeira ................................................................................................................................................. 439
16.1 INTRODUÇÃO ..............................................................................................................................................................439
16.2 AÇÃO DE ONDAS EM PRAIAS ..................................................................................................................................440
16.3 TRANSPORTE DE SEDIMENTOS ...............................................................................................................................440
16.4 MODELAGEM DA EVOLUÇÃO DA LINHA COSTEIRA ............................................................................................445
16.5 BAÍAS NATURAIS, CÉLULAS COSTEIRAS E PLANEJAMENTO DA GESTÃO DA LINHA COSTEIRA .................. 447
16.6 COMPREENDENDO O COMPORTAMENTO DO SISTEMA COSTEIRO ...............................................................449
16.7 PRINCÍPIOS DA PROTEÇÃO COSTEIRA ...................................................................................................................450
16.8 TÉCNICAS DE PROTEÇÃO COSTEIRA ......................................................................................................................452
16.9 MODELAGEM DE ONDAS .........................................................................................................................................460
16.10 ADAPTAÇÃO ÀS MUDANÇAS CLIMÁTICAS .............................................................................................................463
16.11 AVANÇOS EUROPEUS RECENTES EM ENGENHARIA E GESTÃO COSTEIRA ....................................................465
16.12 NOTAS CONCLUSIVAS ................................................................................................................................................466
16.13 RESUMO .......................................................................................................................................................................466
17 Post-Scriptum ................................................................................................................................................................469
Apêndice A: Momentos de Área 470
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