apostila lab ressalto hidráulico

rodolfoTexto digitado





rodolfoTexto digitadoESCOLA POLITCNICA



rodolfoTexto digitadoDEPARTAMENTO DE ENGENHARIA HIDRULICA E AMBIENTAL


rodolfoTexto digitadoPHA 3201 - HIDRULICA AMBIENTAL


rodolfoTexto digitadoROTEIRO DE LABORATRIOEXPERINCIA: RESSALTO HIDRULICO

rodolfoTexto digitadoAdaptao: 2015



rodolfoTexto digitadoPreparado pelos professores Podalyro Amaral de Souza Paolo Alfredini (reviso 2000)








Q

Fluvial

Torrencial yc

RESSALTO HIDRULICO

1. Introduo Num canal, a passagem do regime fluvial para o torrencial ocorre sem que se

verifique descontinuidade no perfil na linha d'gua: um exemplo desta mudana de

regime pode ser verificado quando um escoamento passa sobre uma soleira

descarregadora (vertedor tipo Creager), como na Figura 11:

Figura 11 -Transio entre tipos de escoamentos

A passagem do regime torrencial para o fluvial j no se faz de maneira contnua.

Como essa passagem exige que a linha d'gua seja crescente, ocorre uma instabilidade

no escoamento e, consequentemente, uma descontinuidade na linha d'gua. Este fenmeno denominado RESSALTO HIDRULICO (Ver Figura 12). Pode-se ento dizer que RESSALTO HIDRULICO o fenmeno caracterizado pela passagem brusca do regime torrencial para o regime fluvial num escoamento de lquido com superfcie livre.

Figura 12 - Ressalto Hidrulico

Q

Fluvial

Torrencial



rodolfoTexto digitado1

A mais importante aplicao do ressalto hidrulico na Engenharia Civil como

mecanismo dissipador de energia dos escoamentos torrenciais provocados nas obras de

aproveitamento hidreltricos. A dissipao de energia que se verifica em um ressalto

devida elevada turbulncia nele presente.

2. Tratamento Analtico

2.1 -O nmero de Froude

Reportando-nos Figura 9, o adimensional (positivo) denominado NMERO DE FROUDE, denotado por F, :

Equao 64

A Equao 57 pode ser transformada em:

F = 1

Equao 65

Observando-se a Figura 10 e, tendo-se em conta a Equao 65 que vale para

H=Hmin, pode-se concluir que:

F>1 Regime Torrencial F=1 Regime crtico F

Equao 67

A Equao 66, aps a eliminao de V2 pelo uso da Equao 67 e posterior

simplificao, leva a:

Equao 68

Que relaciona as PROFUNDIDADES CONJUGADAS com o nmero de Froude F1 do escoamento torrencial.

Figura 13 - Volume de Controle contendo o Ressalto Hidrulico

2.3 - Perda de Carga

As cargas especficas nas sees 1 e 2 so respectivamente :

Equao 69

e

Equao 70

A perda de carga no ressalto hidrulico ento dada por:

Equao 71

Usa-se a Equao 67 para eliminar V2 da Equao 71 e obtm-se aps

simplificaes:

Equao 72

2.4 - Eficincia de Dissipao de Energia

A eficincia da dissipao de energia para cada ressalto formado dada pela equao:

Equao 73

V12

2gH1 = y1+

V22

2gH2 = y2+

H =(y2 - y1)3

4y1y2

12

y2y1

= ( 1 + 8F12 - 1)

(%) = .100HH1

V1By1= V2By2= Q

Q

C

1 2

gBy22/2gBy12/2y1

y2

x

H1 - H2 =H = - y2 + y1V22

2gV12

2g-


Onde H dado pela Equao 72.

3.Verificao Experimental

3.1 - Objetivo

Esta experincia tem por objetivo a verificao experimental das profundidades

conjugadas, da perda de carga, da eficincia de dissipao de energia e do comprimento

do ressalto.

3.2 - Montagem

A montagem consta, basicamente, de um canal prismtico de seo retangular e

declividade nula. Neste canal, na parte de montante, h um vertedor Creager que alm de

servir de medidor de vazo tambm proporciona a ocorrncia de escoamento torrencial

em seu p. No fundo da extremidade de jusante do canal h uma comporta plana

articulvel que permite a formao de escoamento fluvial no trecho entre ela e o p do

vertedor.

H tambm uma ponta micromtrica para a medio da profundidade torrencial y1

e uma ponta limnimtrica para a medio da carga no Creager.

fotografia 6 -Vista Lateral da Bancada de Ressalto Hidrulico

3.3 - Procedimentos

(a) Posicione a comporta em uma inclinao conveniente e regule a vazo at fixar

o ressalto imediatamente a jusante de ponta micromtrica que mede y1. Leia a


carga no vertedor Creager e obtenha a vazo segundo a equao da vazo

fornecida;

(b) Mea, com a ponta de medida, a profundidade torrencial y1 e, com uma escala

milimetrada, a profundidade fluvial y2;

(c) Estime o comprimento L do ressalto com a escala milimetrada;

(d) Repita, para duas outras vazes, os procedimentos de (a) a (c).

3.4 - Orientaes Complementares

conveniente medir a largura B do canal.

A ponta micromtrica deve ser zerada junto ao fundo do canal.

Para se verificar a equao das profundidades conjugadas, deve-se adotar como

corretos os valores experimentais de y1 e Q. Assim, podem ser calculados os valores de

y2 "tericos", que devem ser comparados com os de y2 experimentais.

As perdas de carga e as eficincias de dissipao de energia devem ser calculadas

tanto para os valores experimentais como para os valores tericos de y2.

Confronte os comprimentos estimados para os ressaltos com os fornecidos pela

frmula emprica de Chertoussov:

Equao 74 L = 10,3y1(F1 - 1)0,81


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