bueiro
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SEMINÁRIO PARA A DISCIPLINA ESTRUTURAS HIDRÁULICAS
Alunos: Arnaldo José Cambraia NetoJosé Alexandre Pinto Coelho Filho
Matheus Fonseca DurãesÁrea de Concentração: Recursos HídricosProfª. Dra. Márcia M. L. P. Coelho
PREÂMBULO1) Introdução
2) Recomendações Ambientais
3) Condições de Operação
4) Critérios de Dimensionamento
5) Exemplo de Aplicação
6) Modelagem Computacional
INTRODUÇÃO� Necessidade do aproveitamento dos recursos hídricos;
� Fenômenos hidrológicos são de natureza aleatória;
� Torna-se necessário compatibilizar os volumes de água disponíveis com as necessidades específicas em um dado momento;
� Aplicação dos conceitos de Mecânica dos Fluidos, hidráulica e hidrologia � Implantação de Estruturas Hidráulicas.
INTRODUÇÃO� Com o propósito de intervenção no ciclo hidrológico por meio
de Obras Hidráulicas, tem-se o surgimento da engenharia de Recursos Hídricos, que apresenta como escopo:
� Abastecimento de água;� Geração de energia elétrica;� Navegação;� Irrigação e piscicultura;� Drenagem pluvial e controle de inundações;� Recreação e paisagismo.
INTRODUÇÃO� Bueiros são implantados, geralmente, nos pontos baixos
de talvegues em obras de terraplanagem, buscando a drenagem rápida das águas e a estabilização dos taludes: σ` = σ - µ
RECOMENDAÇÕES AMBIENTAIS
� Empreendimento deve ter o acompanhamento de um engenheiro ambiental ou biólogo;
� Não alteração no regime de escoamento do rio;
� Não criação de barreiras verticais;
� Garantir que as dimensões da estrutura permitam a passagem de peixes.
RECOMENDAÇÕES AMBIENTAIS
CONDIÇÕES DE OPERAÇÃO
Um Bueiro nada mais é que um conduto livre ou forçado e de pequeno comprimento, geralmente destinado a transpor uma estrada em aterro.
CONDIÇÕES DE OPERAÇÃO
� Condições de funcionamento hidráulico dos bueiros
CONDIÇÕES DE OPERAÇÃO
Escoamento livre, com despejo também livre
Escoamento livre com despejo parcialmente submerso
CONDIÇÕES DE OPERAÇÃO
Escoamento forçado com despejo totalmente submerso
Escoamento forçado com despejo parcialmente submerso
CONDIÇÕES DE OPERAÇÃOEscoamento a seção plena com
despejo livre Resumo
� Situações do Tipo 1, Tipo 2 e Tipo 3 são situações estáveis e de maior importância prática;
� Situações do Tipo 4 e do Tipo 5 são estáveis dentro de limites incertos e ainda não muito bem definidos.
CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO
� Variáveis a serem consideradas na análise hidráulica de um bueiro:� Material das paredes do conduto (rugosidade);
� Características geométricas da seção transversal do conduto;
� Comprimento e declividade do conduto;
� Profundidade do escoamento na seção de entrada;
� Perda de carga localizada.
CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO
CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO
1. Bueiros funcionando como canal: Quando as extremidades de jusante e montante não encontram-se submersas
� Determinação do regime de escoamento:� Bueiros tubulares:
� Bueiros celulares:
3
²82,32
D
nIc =
3/4
3
43
²6,2
+=
B
H
H
nIc
CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO
Regime de escoamento fluvial:� Bueiros tubulares:
� Bueiros celulares:
2/13/8305,0ID
nQadm = 2/13/2425,0
IDn
U =
BH
QU adm
8,0=
( )( ) n
I
HB
BHQadm
2/15
²6,1
8,0
+=
CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO
� Regime de escoamento torrencial:� Bueiros tubulares: e
� Bueiros celulares: e
2. Bueiros funcionando como orifício: Quando a vazão afluente supera a vazão admissível causando o aumento no NA de montante.
2/5533,1 DQadm = DU 56,2=
2/3705,1 BHQadm = HU 56,2=
CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO
� Funcionamento hidráulico segue a Teoria dos Orifícios:
� Bueiros tubulares:
� Bueiros celulares:
ghACdQ 2**=
hU 79,2= hDQadm ²19,2=
hBHQadm 751,2=hU 79,2=
CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO
3. Bueiros funcionando como condutos forçados quando o NA de montante e jusante ao bueiro superam seu diâmetro ou sua altura.
� Aplicação da equação da Conservação de Energia
� Como os níveis de água afogam a entrada e a saída do bueiro, pode-se desprezar a velocidades de aproximação e saída. Logo, a perda de carga pode ser estimada pelas seguintes equações:
Hg
UjHj
g
UmILHm ∆++=++
2
²
2
²
CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO
� Desta maneira, o dimensionamento hidráulico do bueiro pode ser feita em função de:� Profundidade de jusante;
� Comprimento da estrutura;
� Declividade do bueiro.
3/4
²²
2
²
2
²
Rh
LUn
g
UCs
g
UCeH ++=∆
g
U
Rh
LgnCsCeH
2
²²23/4
++=∆
CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO
� Comentários acerca ao projeto de bueiros� Necessidade do dimensionamento mais econômico que
atendam às vazões obtidas nos estudos hidrológicos;
� Hipótese de que o bueiro funcione como canal, de maneira que não exista carga hidráulica a montante;
� Restrição estrutural do aterro em suportar cargas hidráulicas a montante;
� Admite-se uma pequena carga hidráulica, limitada em 20% da dimensão vertical da obra.
EXEMPLO DE APLICAÇÃO
MODELAGEM COMPUTACIONAL
MODELAGEM COMPUTACIONAL
MODELAGEM COMPUTACIONAL
BIBLIOGRAFIA CONSULTADA� CARDOSO NETO, A. Bueiros. Florianópolis: UFSC, 1997. 10 p.
(www.ana.gov.br/AcoesAdministrativas/CDOC/ProducaoAcademica/Antonio%20Cardoso%20Neto/BUEIROS.pdf > Acesso em: 27 set 2008.
� BAPTISTA, M.B; COELHO, M.M.L.P. Fundamentos de
Engenharia Hidráulica. 2ª ed. rev. Belo Horizonte: Editora UFMG, EEUFMG, 2003. 437 p. (Coleção Ingenium).
� TUNCOK, I. K; MAYS, L.W. Hydraulic Design of Culverts and
Highways Structures. In: MAYS, L.W. Hydraulic Design Handbook. McGraw-Hill Professional, 1999. Chapter 15.
� Site Consultado: http://epa.gov/owow/nps/unpavedroads/ch3.pdf
DISCUSSÃO E DÚVIDAS
OBRIGADO!!!