Vazao de canais

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Pontifícia Universidade Católica de Goiás
Engenharia Civil

Professora: Mayara Moraes

Escoamento em Canais
• Fenômeno complexo, fortemente variável no
espaço e no tempo.
• Variáveis fundamentais:
– Velocidade
– Vazão
– Nível da água

• Constância ao longo do tempo em um
determinado trecho do canal: Escoamento
permanente.
• Constância ao longo do espaço: Escoamento
uniforme. Velocidade de Escoamento
• Velocidade média de escoamento permanente
uniforme em um canal aberto com declividade
constante do fundo e da linha da água.
• Estimativa a partir de equações relativamente
simples.
– Exemplo: Equação de Manning

Equação de Manning

u = velocidade média da água (m/s);
Rh = raio hidráulico da seção transversal
(descrito a seguir);
S = declividade (m/m, ouadimensional);
n = coeficiente empírico, denominado
coeficiente de Manning.

Raio Hidráulico
Regime
permanente
e uniforme

Corte Longitudinal

Raio Hidráulico
Regime
permanente
e uniforme

Corte Longitudinal
Corte Transversal
(seção retangular)

Raio Hidráulico
Perímetro molhado: Soma dos segmentos da
seção transversal em que a água tem contato
com as paredes:
Seçãoretangular: = +
Raio hidráulico: Relação entre a área de
escoamento e o perímetro molhado:


=
=
+

Quanto maior o
nível da água,
maior a velocidade
do escoamento!

Coeficiente de Manning
• Varia de acordo com o revestimento do canal.
– Canais com paredes muito rugosas, como os
revestidos por pedras irregulares e os rios naturais
com leito rochoso tem valores altos de n.
–Canais de laboratório, revestidos de vidro , por
exemplo, apresentam valores mais baixos de n.

Coeficiente de Manning

Indian Fork, Ohio
n = 0,026

Coeficiente de Manning

Rio de Alene, EUA
n = 0,032

Coeficiente de Manning

Rio Moyui, EUA
n = 0,038

Coeficiente de Manning

Rio Clear Creek,
Colorado
n = 0,050

Coeficiente de Manning

Rio Ausable, NY
n = 0,055 Coeficiente de Manning

Rock Creek,
Montana
n = 0,060

Coeficiente de Manning

Rio Priest,
Montana
n = 0,075

Vazão em um Canal
A vazão em um canal pode ser calculada pelo
produto da velocidade média vezes a área de
escoamento, ou seja:

Medição de Vazões
• Medição Volumétrica
– Aplicável para pequenas vazões, em locais onde a
água pode ser recolhida

• Molinetes

•Flutuadores
– Medições expeditas, ou de grande carência de
recursos
– Resultados muito menos precisos

Medição de Vazões em Canais
• Medição Volumétrica
– Conceito de que vazão = V/  t
– Marca-se o tempo para preencher um
volume conhecido
– Aplicável para pequenas vazões
– Aplicável onde a água pode ser recolhida

Molinetes
• Pequenos equipamentos com hélices que giram
impulsionadospela passagem da água.
• Projetados para girar em velocidades diferentes
de acordo com a velocidade da água.
– A relação entre velocidade da água e velocidade de
rotação do molinete é a equação do molinete.
– Esta equação é fornecida pelo fabricante do molinete,
porém deve ser verificada periodicamente, porque
pode ser alterada pelo desgaste das peças.

Molinetes

Molinetes
Avelocidade não é constante por toda a seção
do canal  ATRITO.

Molinetes
A velocidade não é constante por toda a seção
do canal  ATRITO.
Para obter uma boa
estimativa da velocidade
média é necessário medir
em várias verticais, e em
vários pontos ao longo
das verticais,

Molinetes
• Posicionamento de molinetes
– Na Horizontal:

Molinetes
• Posicionamento de molinetes
– NaVertical:

Na prática,
freqüentemente, as
medições são feitas com
apenas dois pontos na
vertical, mesmo em
rios com profundidade
maior que 1,20 m.

Profundidade (m)

Núm. De Pontos

Posição dos Pontos

0,15 a 0,60

1

0,6p

0,60 a 1,20

2

0,2p e 0,8p

1,20 a 2,00

3

0,2p; 0,6p e 0,8p

2,00 a 4,00

4

0,2p; 0,4p; 0,6p e 0,8p

> 4,00

6

Superfície; 0,2p;...
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