Baixe Condutos livres, escoamento uniformes em canais e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Agrícola, somente na Docsity! J. Gabriel F. Simões Prof. Engenheiro 1 ∆ Condutos livres Escoamento uniforme em canais O escoamento uniforme em canais obedece as seguintes condições: A profundidade da água, a área da seção transversal, a distribuição das velocidades em todas as seções transversais ao longo do canal devem permanecer invariáveis. A linha de energia, a linha do perfil da superfície livre do líquido e a do fundo do canal devem ser paralelas entre si. Equação de Bernoulli entre A e B: i L zz como H g v yz g v yz BA B BB A AA =−=∆= ∆= == ∆+++=++ L H j : unitária carga de perda H z - z : yy e vv 22 BA BABA 22 J. Gabriel F. Simões Prof. Engenheiro 2 A energia dissipada por atrito é compensada pela energia liberada pelo abaixamento da cota ao longo do canal. 1- Equação geral do escoamento uniforme. Aplicando a equação de Darcy-Weissbach, num canal uniforme de diâmetro hidráulico constante num trecho de comprimento L, onde o escoamento se dá com uma velocidade v, teremos: Outra forma de apresentar a equação geral do escoamento uniforme: Em duas seções arbitrárias, em um canal com escoamento uniforme, pode-se representar o equilíbrio entre as forças da gravidade e a resistência ao escoamento. canal do paredes das natureza da função C .C.A.Q v.A Q (1775)Chézy de fórmula .. : f 8g C .. 8 : .8. v .8 .. 2 . 4 . 2 . 2 2 22 = ℜ=∴= ℜ= = ℜ= ==∆ ℜ∆=⇒ ℜ =∆ ℜ =∆⇒=∆ iH iHCv doConsideran iH f g v ij L H Como f gH L H gH vLf H g v H L fH g v D L fH H J. Gabriel F. Simões Prof. Engenheiro 5 2- Fórmulas práticas para o coeficiente C 2.1 Fórmula de Ganguillet e Kutter (1870) Estes pesquisadores introduziram o efeito da declividade (i) na determinação do coeficiente C de Chezy, onde n varia nos casos mais usuais de 0,011 a 0,015. 2.2 Fórmula de Manning ( 1895) Esta fórmula é bastante simples e os coeficientes de rugosidade são os mesmos que os utilizados na fórmula anterior. Logo: 2.3 Fórmula de Bazin(1897) É utilizada para canais de pequenas dimensões e diâmetros hidráulicos (DH) de até aproximadamente 1,00 m. RH n i , ni , C ++ ++ = 001550 231 1001550 23 2 1 3 2 2 1 2 1 6 1 6 1 .. 1 .i .. n 1 v . 1 iRH n RHRHRH n C ==⇒= 2 1 3 2 2 1 3 2 11 .i.A.RH n Q e .i.RH n v ==∴ categoriaspor tabeladossão valorescujos paredes, das rugoridade a representa onde 1 87 γ γ RH C + = J. Gabriel F. Simões Prof. Engenheiro 6 Categoria Natureza ou tipo da parede 1.º 0,06 muito lisa (cimento liso, madeira aparelhada etc.) 2.º 0,16 Lisa (tábuas, manilhas cerâmicas, alvenaria rejuntada) 3.º 0,46 Alvenaria de pedra bruta 4.º 0,85 Natureza mista (parte revestida, parte em terra) 5.º 1,30 Terra em condições ordinárias 6.º 1,75 Terra apresentando rugosidades excepcionais 2.4 Fórmula universal ( 1940) Partindo da equação geral de perda de carga, determina-se o coeficiente C de Chézy representado por: Considerado o escoamento hidráulicamente rugoso e o número de Reynolds elevado, obtém-se: 3- Precisão das fórmulas A precisão das fórmulas é menor do que aquelas utilizadas na cálculo e dimensionamento dos condutos forçados. Entre as razões que contribuem para isso, pode-se citar: a) Grande número de problemas, com variados tipos e formas de canais, com seção molhada diferente, influindo na perda de carga; b) Dificuldade em assumir um valor correto para a rugosidade das paredes e do fundo do canal; c) As fórmulas propostas foram deduzidas para canais de pequenas dimensões, sendo que o aumento de turbulência prejudica o desempenho do canal e consequentemente altera a qualidade do resultado. f g8 C = 0910log717 , å DH ,C += ã
