Hidráulica Universidade Federal de Itajubá - UNIFEI Instituto de Recursos Naturais - IRN Hidráulica HID 006 Prof. Benedito C. Silva Adaptado de Marllus Gustavo F. P. das Neves
Características básicas dos escoamentos livres
Escoamentos livres Há uma superfície de contato com a atmosfera As condições de contornos não são tão bem definidas como nos condutos forçados variáveis no tempo e no espaço A maioria dos escoamentos livres ocorrem em grandes dimensões físicas grandes Re raramente laminares Deformabilidade extrema remansos, ressaltos Variabilidade de rugosidade
Classificação dos escoamentos livres
Classificação dos escoamentos livres
Equações básicas do escoamento livre São caracterizados utilizando-se os mesmos princípios básicos dos escoamentos em condutos: Eq. da Continuidade Eq. da Quantidade de movimento Eq. da Energia
Representação da linha de energia em canais Ver exemplo 7.1 (pag. 189) – Fund. Eng. Hidráulica
Parâmetros geométricos e hidráulicos
B largura superficial A área molhada P perímetro molhado Y profundidade (fundo à superfície) Yh = A/B Profundidade hidráulica R raio hidráulico
Y h Observação: O perímetro molhado leva em conta somente a parte em contato com o líquido
Seções com geometrias conhecidas
Ver exemplo 7.2 (pag. 192) – Fund. Eng. Hidráulica
Seções retangulares e trapezoidais Comuns em canais abertos Trapezoidais preferidas algumas vezes por não necessitar de estruturas rígidas para estabilizar taludes Mas podem precisar de mais espaço nas laterais
Seção trapezoidal
Seção retangular Seções circulares Vazões mais reduzidas redes de esgotamento sanitário e pluvial, bueiros
Seções triangulares Canais de pequenas dimensões sarjetas rodoviárias e urbanas
Seções com geometrias irregulares
Pode-se supor um conjunto de trapézios, triângulos ou retângulos pequenos o suficiente ou considerar como canais onde a largura é muito maior que a profundidade Seções retangulares largas Pode-se mostrar que: A ≈ By P ≈ B e R ≈ y
Variação de pressão
Condutos forçados pressão praticamente constante em toda a seção canais pressão função da profundidade Se o escoamento for paralelo linhas de corrente sem curvatura Distribuição de Pressão hidrostática
Escoamento não for paralelo não é hidrostática Se o escoamento tiver declividade não desprezível PB = gycos2q Distribuição Pseudo-hidrostática
Subpressão (crista) Sobrepressão (pé) Em canais com declividades inferiores a 0,1 m/m diferença de 1% Canais com I > 10% PB = gycos2q Subpressão (crista) Sobrepressão (pé) Ver exemplo 7.3 (pag. 196) – Fund. Eng. Hidráulica
Variação de velocidade
Em canais a distribuição de velocidade não é uniforme As velocidades maiores ocorrem longe da parede
Na vertical, o perfil é aproximadamente logarítmico Vmax ocorre entre 5% e 25% da profundidade Vmed é aproximadamente a média entre V20% e V80% Ou aproximadamente V60% Perfil de velocidade média
Para levar em conta as irregularidades na distribuição de V a é o fator de correção de energia (Coriolis) b é o fator de correção de Quantidade de movimento (Boussinesq)
Ou ainda, Ver exemplo 7.4 (pag. 201) – Fund. Eng. Hidráulica