Capítulo 06b
Hidráulica
Condutos livres ou canais •
Condutos livres ou Canais
uma superfície livre (pressão atmosférica); •
Ex.: cursos de água naturais ( rios, canais artificiais de drenagem e irrigação);
Professor: Marcelus Isaac Lemos Gomes
•
Condutos livres ou canais •
Escoamento é caracterizado por apresentar
Gradiente de pressão não é relevante;
Condutos livres ou canais
Nos condutos livres os escoamento são mais
•
Características importantes:
complexos
mais
•
Superfície livre;
são
•
Deformidade.
interdepend interdependentes entes com variação no tempo e
•
Diferença Diferença entre condutos condutos livres livres e forçados: forçados:
sofisticada,
e
com
pois
resolução
as
variáveis
espaço;
o liqu liquid idoo tem tem libe liberd rdad adee de se modi modifi ficar car para que seja mantido equilíbrio dinâmico;
Condutos livres ou canais
CLASSIFICAÇÃO DOS ESCOAMENTOS •
•
Dessa forma a deformidade da superfície livre da origem a fenômenos fenômenos desconhecidos desconhecidos nos nos condu conduto toss força forçado dos, s, como como o ress ressalt altoo hidráulico, o remanso, etc.;
Em Relação ao Tempo
a) Permanente ou Estacionário ∂V/∂t= 0 b) Não Permanente ou Transitório Transitório •
∂V/∂t≠ 0
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Capítulo 06b
CLASSIFICAÇÃO DOS ESCOAMENTOS Em Relação ao Espaço (para um tempo t)
•
EXEMPLOS DE ESCOAMENTOS a) Água escoando por um conduto longo, de
•
seção constante com carga constante:
a) Uniforme ∂V/∂L= 0
⇒
Escoamento Permanente e Uniforme
b) Não Uniforme ou Variado
•
b) Água escoando por um conduto de seção
•
constante com carga decrescente:
∂V/∂L≠ 0
⇒
Escoamento Não Permanente e Uniforme
EXEMPLOS DE ESCOAMENTOS
EXEMPLOS DE ESCOAMENTOS
c) Água escoando por um conduto de seção
e) Água escoando através de um canal de
crescente com vazão constante:
mesma seção reta, mesma declividade de
Escoamento Permanente e Não Uniforme
fundo e mesma rugosidade das paredes
⇒
d) Esvaziamento de um reservatório através de um tubo de seção constante: ⇒
⇒
Escoamento Permanente e Uniforme
Escoamento Não Permanente e Uniforme
Forma Geométrica dos canais •
(canais prismáticos):
Forma Geométrica dos canais
Os canais são projetados usualmente em uma das quatro formas geométricas
•
seguintes:
Retangular,
trapezoidal,
triangular e semi-circular, sendo a forma trapezoidal a mais utilizada;
Seção transversal de um canal trapezoidal.
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Capítulo 06b
Elementos característicos da seção de um canal •
•
Elementos característicos da seção de um canal
Área (A) – é a seção plana do canal, normal
•
Os elementos geométricos da seção molhada são:
a direção geral da corrente líquída;
•
Profundidade (h) - altura do líquido acima do fundo do canal;
Seção molhada (A) - parte da seção transversal que é ocupada pelo líquido.
•
Área molhada (Am): é a área da seção molhada;
•
Perímetro molhado (P) - comprimento relativo ao contato do líquido com o conduto;
Elementos característicos da seção de um canal •
Largura Superficial (B) - largura da superfície em
Exercícios •
contato com a atmosfera; •
condutos forçados, de exemplos:
Raio hidráulico (R) - relação entre a área molhada e perímetro molhado;
•
Profundidade Hidráulica - relação entre a área molhada e a largura superficial.
•
Um córrego enche uma represa de 1 milhão de litros em 2 horas e meia. Qual a vazão (m3/s).
Elementos de geométricos de canais.
Exercícios •
Qual diferença entre condutos livres e
Calcule a área molhada, perímetro molhado e
raio
hidráulico
para
uma
seção
trapezoidal com as seguintes dimensões: • Largura do fundo (b) = 4 m; Largura da superfície (B) = 6
m; Altura (H) = 4 m; Altura do liquido (h) = 3 m.
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Capítulo 06b
Borda Livre do canal •
Borda Livre do canal
Em canais abertos e fechados, deve-se prever uma folga de 20 a 30% de sua altura, acima do nível d’água máximo do projeto. Este acréscimo representa
uma margem de segurança contra
possíveis elevações do nível dá água acima do calculado, o que poderia causar trasbordamento.
Borda livre em canais.
Declividade recomendas para taludes de Canais •
Para obter estabilidade das paredes laterais
Declividade recomendas para taludes de Canais •
Declividades de taludes mais usuais para canais não revestidos, de diversos materiais.
dos canais não-revestidos, a declividade dos taludes deve ser determinada em função da estabilidade do material com o qual se construirá o canal.
Velocidade da água nos canais •
Nos canais o atrito entre a superfície livre
Velocidade da água nos canais •
Devido essa variação da velocidade com a
e o ar e a resistência oferecida pelas
profundidade, trabalha-se com a velocidade
paredes e pelo fundo originam diferenças
média.
de velocidades, tendo um valor mínimo,
•
Os valores máximos recomendáveis da
junto ao fundo do canal, e máximo,
velocidade nos canais, os quais foram
próximo à superfície livre da água.
determinados em função da erodibilidade do canal.
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Capítulo 06b
Velocidade da água nos canais •
Entretanto,
outro
problema
é
Velocidade da água nos canais
a
sedimentação nos canais. •
Nesse caso, são recomendados os seguintes valores mínimos para velocidade nos canais
Velocidades máximas.
Velocidade da água nos canais
Movimento Uniforme nos canais •
Em condições normais, ocorre nos canais um movimento uniforme, ou seja, a velocidade média da água é constante ao longo do canal.
Velocidades mínimas.
Movimento Uniforme nos canais •
No caso da equação da continuidade:
• Q = A.V •
Onde:
•
Q = Vazão ( m3/s );
•
A = Área da seção molhada (m2);
•
V = Velocidade de escoamento ( m/s );
Exercícios •
Calcular a vazão (l/s) que está escoando em uma tubulação de 300 mm, cuja velocidade média do escoamento e de 180 cm/s.
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