relatório_hidráulica e hidrologia

Cálculo da Velocidade e Vazão do Córrego da FEAU – UNIVAP Urbanova

Índice

Introdução 02

Objetivo 03

Materiais 04

Cálculos 05

Resultados 11

Referências Bibliográficas 11

1


2

1. Introdução

A hidráulica de canais abertos é o estudo das leis que regem o escoamento da água

em condutos livres. Por exemplo, quando a água flui em declive em qualquer conduto

com a superfície da água exposta à atmosfera (superfície livre). Para analisar o

escoamento em canal aberto, deve‐se primeiro considerar um canal longo e uniforme

(mantêm constantes a forma e a declividade). Os elementos essenciais do perfil são o

fundo do canal, a superfície da água e a linha do gradiente de energia (EGL). A linha do

gradiente hidráulico (HGL) coincide com a superfície da água. Cada uma dessas linhas

tem uma declividade, que pode ser igual ou diferente das outras, dependendo do tipo

de escoamento.

A declividade do fundo do canal (So) é definida como o desnível vertical dividido

pelo comprimento horizontal do fundo. A declividade também pode ser expressa como

uma porcentagem, multiplicando‐se por 100. A declividade da lâmina d’ água (Sw) e da

linha de gradiente de energia (S), também são definidas como desnível dividido pela

extensão, como acontece com a declividade do fundo.

A profundidade do escoamento (D) é a distância vertical do fundo do canal até a

superfície da água.

A área de seção transversal do fluxo (a) é a área de uma seção transversal do

escoamento.

O perímetro molhado (p) é a distância ao longo da seção transversal do canal, que

está em contato com a água em escoamento.

O raio hidráulico (R) de um canal é definido como a área de seção transversal

(também denominada área molhada) dividida pelo perímetro molhado. O raio

hidráulico não é verdadeiramente um “raio” no sentido geométrico, ele é

simplesmente um termo definido para indicar a eficiência hidráulica de um canal.

Outra classificação é o escoamento laminar versus escoamento turbulento. Em

canais abertos o escoamento é quase sempre turbulento. No entanto, o escoamento


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laminar pode ocorrer quando a profundidade é muito rasa, como o encontrado em

escoamento de águas pluviais.

Os canais podem ter diferentes formas de seção transversal, diferentes

declividades e alinhamentos, com isso as características de escoamento são também

afetadas e requerem técnicas de calculo especiais.

Também são relevantes a rugosidade das paredes do canal, que é função do

material em que tem sido construído (solo revestido de grama, pedras ou concreto).

Para escoamento uniforme a equação de Manning é usada para determinar a

velocidade se a profundidade for conhecida.

Atualmente, a equação de Manning é uma das metodologias de cálculo mais

utilizadas por projetistas de países ocidentais no dimensionamento de canais abertos.

Na maneira como é apresentada, esta equação pode ser utilizada no cálculo do

escoamento uniforme em canais, qualquer que seja a forma geométrica da seção

transversal.

Uma das importâncias do cálculo da vazão é o gerenciamento das águas, através

deste se pode quantificar o consumo, se avaliar a disponibilidade dos recursos hídricos

e se planificar a respectiva gestão da bacia hidrográfica. O qual deve ser monitorado

periodicamente.

A vazão é conceituada como sendo o volume de água que passa por uma

determinada seção, de um rio ou canal, num determinado intervalo de tempo.

2. Objetivo

Determinar a velocidade e vazão do córrego com nível baixo e nível alto de água,

situado no estacionamento da FEAU – Urbanova – São José dos Campos.


Figura 1 ‐ Córrego em nível baixo de água

3. Materiais

Escala

Nível

Trena

4


4. Cálculos

Figura 2 ‐ Medição do córrego

Figura 3 ‐ Medição do córrego

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Figura 4 ‐ Utilização de nível para medição do córrego

Desnível

Referência Aleatória = 100

Ponte 1

1 101,39 1,39 1,63 98,37

Ponte 2

2 101,39 1,35 1,70 98,34

í 98,37 98,34 0,03


Declividade

Figura 5 ‐ Cotas das Pontes 1 e 2

44,80

0,0344,80

6,7 10

100 0,067%

Coeficientes de rugosidade (n de Manning)

Grama – Canais abertos escavados – Grama, algumas ervas: n=0,025

Pedra – Canais abertos escavados – Pedra aleatória em argamassa: n=0,020

Fundo – Canais abertos revestidos – Acabamento plano com pouco cascalho no fundo:

n=0,016

4.1 Canal com nível baixo

Coeficiente de rugosidade (n de Manning)

Figura 6 ‐ Valores médios para cálculo do n

7


Pedra

1,560,77 0,79

1 1,56 0,020 0,0312

Fundo

1,82

1 1,82 0,016 0,02912

8

1 1 0,0312 0,02912

1,56 1,820,060323,38

0,0179

Figura 7 ‐ Valores da Ponte 1 para cálculo de área e perímetro molhado

Área

3 1,822 0,51 1,23

Perímetro molhado

0,77 1,82 0,79 3,38

Raio hidráulico

1,233,38 0,364

Vazão

0,01791,23

6,7 10 0,364

68,71 0,51 0,026


0,91 ⁄

Velocidade

1

9

0,01791

6,7 10 0,364

55,8 0,5

0,74 ⁄

7 1 0,026

4.2 Canal com nível alto

Coeficientes de rugosidade (n de Manning)

Figura 8 ‐ Valores médios para cálculo do n

Grama

1,951,00 0,95

1 1,95 0,025 0,04875

Pedra

31,85 1,78 ,63

1 2,63 0,020 0,0726

Fundo

1,82

1 1,82 0,016 0,02912

Cálculo da Velocidade e Vazão Córrego da FEAU – UNI Urbanovado VAP

1 1 0,04875 0,0726 0,02912

1,95 3,63 1,820,150477,40 1

0,0203

Figura 9 ‐ Valores da Ponte 1 para cálculo de área e perímetro molhado

Área

7,0 1,822 1,61 7,10

Perímetro molhado

2,67 1,82 2,91 7,40

Raio hidráulico

7,107,40 0,959

Vazão

10

0,02037,10

6,7 10 0,959

349, 5 0,9

8,84 ⁄

7 72 0,026

Velocidade

1

10,0203 0,959 6,7 10


11

49,2 0,9

1,24 ⁄

6 72 0,026

5. Resultados

Canal com nível baixo

Vazão = 0,91m s⁄

Velocidade = 0,74m s⁄

Canal com nível alto

Vazão = 8,84m s⁄

Velocidade = 1,24m s⁄

6. Referências Bibliográficas

Material fornecido durante aulas de Hidráulica e Hidrologia

Introdução à Hidráulica, Hidrologia e Gestão de Águas Pluviais – John E. Gribbin

http://www.abepro.org.br/biblioteca/ENEGEP2002_TR90_0629.pdf ‐ acessado em

28/11/10

http://www.ufrgs.br/lageo_geodesia/iisapgu/CorreaICS.pdf ‐ acessado em 28/11/10

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