Captulo 06b

Hidrulica

Condutos livres ou canais Escoamento caracterizado por apresentar uma superfcie livre (presso atmosfrica); Ex.: cursos de gua naturais ( rios, canais artificiais de drenagem e irrigao); Gradiente de presso no relevante;

Condutos livres ou CanaisProfessor: Marcelus Isaac Lemos Gomes

Condutos livres ou canais Nos condutos livres os escoamento so mais complexos sofisticada, e com as resoluo variveis mais so

Condutos livres ou canais Caractersticas importantes: Superfcie livre; Deformidade. Diferena entre condutos livres e forados: o liquido tem liberdade de se modificar para que seja mantido equilbrio dinmico;

pois

interdependentes com variao no tempo e espao;

Condutos livres ou canais Dessa forma a deformidade da superfcie livre da origem a fenmenos desconhecidos nos condutos forados, como o ressalto hidrulico, o remanso, etc.;

CLASSIFICAO DOS ESCOAMENTOS Em Relao ao Tempo a) Permanente ou Estacionrio V/t= 0 b) No Permanente ou Transitrio V/t 0

1

Captulo 06b

CLASSIFICAO DOS ESCOAMENTOS Em Relao ao Espao (para um tempo t) a) Uniforme V/L= 0 b) No Uniforme ou Variado V/L 0

EXEMPLOS DE ESCOAMENTOS a) gua escoando por um conduto longo, de seo constante com carga constante: Escoamento Permanente e Uniforme b) gua escoando por um conduto de seo constante com carga decrescente: Escoamento No Permanente e Uniforme

EXEMPLOS DE ESCOAMENTOSc) gua escoando por um conduto de seo crescente com vazo constante: Escoamento Permanente e No Uniforme d) Esvaziamento de um reservatrio atravs de um tubo de seo constante: Escoamento No Permanente e Uniforme

EXEMPLOS DE ESCOAMENTOSe) gua escoando atravs de um canal de mesma seo reta, mesma declividade de fundo e mesma rugosidade das paredes (canais prismticos): Escoamento Permanente e Uniforme

Forma Geomtrica dos canais Os canais so projetados usualmente em

Forma Geomtrica dos canais

uma das quatro formas geomtricas seguintes: Retangular, trapezoidal,

triangular e semi-circular, sendo a forma trapezoidal a mais utilizada; Seo transversal de um canal trapezoidal.

2

Captulo 06b

Elementos caractersticos da seo de um canal rea (A) a seo plana do canal, normal a direo geral da corrente lquda; Seo molhada (A) - parte da seo transversal que ocupada pelo lquido.

Elementos caractersticos da seo de um canal Os elementos geomtricos da seo molhada so: Profundidade (h) - altura do lquido acima do fundo do canal; rea molhada (Am): a rea da seo molhada; Permetro molhado (P) - comprimento relativo ao contato do lquido com o conduto;

Elementos caractersticos da seo de um canal Largura Superficial (B) - largura da superfcie em contato com a atmosfera; Raio hidrulico (R) - relao entre a rea molhada e permetro molhado; Profundidade Hidrulica - relao entre a rea molhada e a largura superficial.

Exerccios Qual diferena entre condutos livres e condutos forados, de exemplos: Um crrego enche uma represa de 1 milho de litros em 2 horas e meia. Qual a vazo (m3/s).

Exerccios Calcule a rea molhada, permetro molhado e raio hidrulico para uma seo

Elementos de geomtricos de canais.

trapezoidal com as seguintes dimenses: Largura do fundo (b) = 4 m; Largura da superfcie (B) = 6 m; Altura (H) = 4 m; Altura do liquido (h) = 3 m.

3

Captulo 06b

Borda Livre do canal Em canais abertos e fechados, deve-se prever uma folga de 20 a 30% de sua altura, acima do nvel dgua mximo do projeto. Este acrscimo

Borda Livre do canal

representa

uma margem de segurana contra

possveis elevaes do nvel d gua acima do calculado, o que poderia causar trasbordamento. Borda livre em canais.

Declividade recomendas para taludes de Canais Para obter estabilidade das paredes laterais dos canais no-revestidos, a declividade dos taludes deve ser determinada em funo da estabilidade do material com o qual se construir o canal.

Declividade recomendas para taludes de Canais Declividades de taludes mais usuais para canais no revestidos, de diversos materiais.

Velocidade da gua nos canais Nos canais o atrito entre a superfcie livre e o ar e a resistncia oferecida pelas paredes e pelo fundo originam diferenas de velocidades, tendo um valor mnimo, junto ao fundo do canal, e mximo, prximo superfcie livre da gua.

Velocidade da gua nos canais Devido essa variao da velocidade com a profundidade, trabalha-se com a velocidade mdia. Os valores mximos recomendveis da

velocidade nos canais, os quais foram determinados em funo da erodibilidade do canal.

4

Captulo 06b

Velocidade da gua nos canais Entretanto, outro problema a

Velocidade da gua nos canais

sedimentao nos canais. Nesse caso, so recomendados os seguintes valores mnimos para velocidade nos canais

Velocidades mximas.

Velocidade da gua nos canais

Movimento Uniforme nos canais Em condies normais, ocorre nos canais um movimento uniforme, ou seja, a velocidade mdia da gua

Velocidades mnimas.

constante ao longo do canal.

Movimento Uniforme nos canais No caso da equao da continuidade:

Exerccios Calcular a vazo (l/s) que est escoando em uma tubulao de 300 mm, cuja velocidade mdia do escoamento e de 180 cm/s.

Q = A.V Onde: Q = Vazo ( m3/s ); A = rea da seo molhada (m2); V = Velocidade de escoamento ( m/s );

5