Hidráulica Geral (ESA024A)

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Lucca Bicalho Raminhos
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1 Faculdade de Engenaria Departamento de Engenaria Sanitária e mbiental Hidráulica Geral (ES04) Escoamento Livre Canais

2 Faculdade de Engenaria Departamento de Engenaria Sanitária e mbiental ES Fator Cinético e o Número de oude energia específica em uma seção transversal de qualquer conduto livre não se altera se multiplicarmos e dividirmos a segunda parcela do segundo membro pela profundidade idráulica: E g E expressão entre parênteses é conecida como fator cinético do escoamento e sua raiz quadrada denomina-se número de oude e corresponde à razão entre forças de inércia e forças de gravidade. g g O Número de oude desempena importante papel no estudo dos canais, permitindo definir os regimes de escoamento (Subcrítico, Supercrítico e Crítico). Deste modo, a energia específica pode ser posta em função do número de oude: E

3 Faculdade de Engenaria Departamento de Engenaria Sanitária e mbiental ES Estudo do Escoamento Crítico Neste regime, a energia específica é mínima. Portanto, para se obter a equação característica do regime crítico, basta igualar a zero a derivada da expressão da energia E em relação a : d g : 0 d Logo Mas: d Então : 1 Mas : d B. g 1 g d g g g d d ssim B 1 Mas : B g : g g g ou 1

4 Faculdade de Engenaria Departamento de Engenaria Sanitária e mbiental ES nálise do Número de oude a) No escoamento crítico, a energia específica é mínima, logo a derivada de E em relação à é nula (ponto de mínimo). 0 1 ( Crítico ) ( Subcrítico ) ( Supercrítico) b) O Número de oude representa a razão entre as forças inerciais (Fi) e gravitacionais (Fg) que atuam no escoamento. Logo: Fi Fg g 1 Escoamento Supercrítico Fi Fg g 1 Escoamento Subcrítico Fi Fg g 1 Escoamento Crítico

5 Faculdade de Engenaria Departamento de Engenaria Sanitária e mbiental ES Equação Característica do Escoamento Crítico Conforme foi apresentado o escoamento crítico caracteriza-se pelo número de oude igual à unidade. Logo: 1 ssim: g. g. g. Como: Fica: B g B Como: Fica: g. Então:. B g.

6 Faculdade de Engenaria Departamento de Engenaria Sanitária e mbiental ES Determinação da Profundidade Crítica Para seções de geometria conecida pode-se obter uma expressão para c. Para seções não parametrizáveis, a determinação da profundidade crítica é mais trabalosa, exigindo um cálculo iterativo. Ex: Para seções retangulares: B Sabe-se que: ssim:. B g.. B g.( Bc ) c Logo: B g Vazão Específica: q B ssim: c q g Onde: q = vazão específica (m /s/m); = vazão (m /s); B = Largura do canal (m).

7 Faculdade de Engenaria Departamento de Engenaria Sanitária e mbiental ES Energia Crítica energia crítica ocorre quando o número de oude for igual a unidade. Como: = 1 Sabe-se que: E E considerando canal retangular onde = Vem: E c c

8 Faculdade de Engenaria Departamento de Engenaria Sanitária e mbiental ES ção de Controle uando, em um canal, o regime de escoamento muda de supercrítico para subcrítico, ou vice-versa, a profundidade passa, necessariamente, pelo valor crítico. s seções em que se verifica a mudança de regime recebem o nome de seções de controle. Desde que sejam conecidas as dimensões da seção de controle, pode-se obter a vazão do canal utilizando a equação característica do escoamento crítico, vista anteriormente. Ex: Entrada de canais de grande declividade Ressalto Hidráulico Degrau Ressalto Hidráulico em comportas

9 Faculdade de Engenaria Departamento de Engenaria Sanitária e mbiental ES Problema VII. (p11) Determinar a profundidade crítica em um canal triangular com = 14 m /s e taludes laterais 1:1.

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