JF GALANTELABORATÓRIO DE HIDRÁULICA
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ABRA UMA TORNEIRA. ENXERGUE A ENGENHARIA.

Modelo Interativo: Dimensionamento Hidráulico

Pressão tem altura. Vazão tem caminho. Cada abertura muda o conjunto.

WATER FLOW LABÁGUA FRIA · ALIMENTAÇÃO POR GRAVIDADE
Tubos ampliados ×8 · traçado esquemáticoArraste para girar · role para ampliar
Pressão no ponto atendido
04812 mca
PRESSÃO ANTES DO APARELHO
Com toda a casa fechada

Pressão manométrica na entrada do aparelho. O jato livre sai à pressão atmosférica.

VAZÃO DO PONTO SELECIONADO
Mesmo ponto sozinho

A comparação mantém a abertura e a geometria, fechando apenas os outros pontos.

O TRECHO QUE TODOS COMPARTILHAM
Perda de carga comum
Velocidade na alimentação

Mais vazão no trecho comum aumenta a perda de carga e altera a pressão disponível nos ramais.

OBSERVE

O chuveiro superior está aberto. Abra a cozinha e observe o que muda no chuveiro, mesmo sem tocar em seu registro.

O efeito, em tempo real.

Últimos 20 s ·
Pressão · mcaVazão · L/min

Curvas de estados permanentes sucessivos. A mudança visual não representa golpe de aríete.

Para onde vai a altura?

Caixa → ponto selecionado
Desnível disponível · H − z

Altura, perdas, carga cinética e pressão são expressas em metros de coluna d’água.

TRÊS EXPERIMENTOS PARA A AULA
Um cálculo auditável por trás de cada animação.
ENTENDA O QUE MOVE A ANIMAÇÃO

Da caixa ao chuveiro.

A caixa mantém o nível H. Um trecho comum alimenta um coletor ideal de baixa velocidade, e dele saem quatro ramais independentes. As vazões são resolvidas em conjunto; não são valores fixos atribuídos aos aparelhos.

1. Todos compartilham uma perda

Q = ΣQᵢ
Hⱼ = H − hcomum
htubo = (f L/D + K) v²/(2g)

v = Q/A, A = πD²/4. Quanto mais água passa pela alimentação, maior é a perda. Hⱼ é a carga do coletor ideal, cujo nível de referência é zⱼ = 0,65 m. O comprimento comum é L = H − 0,65 + trecho adicional.

2. O aparelho também limita a vazão

Hⱼ − zᵢ = hramal,i + vᵢ²/(2g) + hp,i
qᵢ = aᵢ Cᵢ √hp,i

qᵢ em L/min; hp,i é a pressão na entrada em mca. Abertura a varia de 0 a 1. C vale 5,5 para cada chuveiro, 5 para cozinha e 7,5 para jardim, em L/min/√m. São coeficientes ilustrativos, sem curva de fabricante. Não se usa pressão negativa para produzir vazão.

3. Pressão não é vazão

Todos fechados: Q = 0 e hp,i = H − zᵢ
p = ρ g hp
1 mca ≈ 9,81 kPa

Fechar um aparelho interrompe sua vazão, mas a tubulação até ele pode continuar pressurizada. No jato livre, a pressão é atmosférica. Os indicadores mostram a pressão antes do aparelho, não a pressão do jato.

4. Cálculo, desenho e limites

Re = vD/ν · ν = 1,004 × 10⁻⁶ m²/s
f = 64/Re no regime laminar
f ≈ 0,25 / [log₁₀(ε/3,7D + 5,74/Re⁰˒⁹)]²

Usamos Darcy–Weisbach, fator de Swamee–Jain em Re ≥ 4.000 e interpolação linear entre 2.300 e 4.000. A rede é resolvida por bisseção. A última expressão é a aproximação turbulenta. ρ = 1.000 kg/m³; g = 9,81 m/s².

As cores dos ramais indicam a pressão no ponto atendido; a alimentação usa a pressão no coletor. Tubos têm diâmetros ampliados 8×, e o traçado é esquemático. Jatos e partículas ilustram vazão e velocidade, sem simulação CFD. A rede é analisada em regime permanente; o gráfico não simula ondas de pressão.

Se a carga do coletor não alcançar um ponto aberto, sua vazão é tomada como zero. Pressão calculada negativa sinaliza que a hipótese de rede cheia pode falhar; entrada de ar e refluxo não são modelados. Os resultados não representam dimensionamento normativo ou aprovação de uma instalação real.

Fundamentação

US EPA · EPANET 2.2 — perdas de carga, emissores e equilíbrio hidráulicoUS EPA · EPANET 2.2 — formulações e algoritmos de análise

O laboratório tem solver próprio para esta rede reduzida. Não executa o EPANET nem reproduz seu algoritmo de solução ou sua interpolação na transição.
MEMÓRIA DE CÁLCULO EM TEMPO REAL

A água fecha a conta.

Trecho / pontoz · mL · mD int. · mmQ · L/minv · m/sPerda · mPressão · mca

Pressão no ponto de entrada do aparelho, inclusive quando fechado. Na alimentação, pressão no coletor ideal. O modelo inclui a carga cinética no fim de cada ramal, separada da perda de carga.