Condutos livres

Páginas: 13 (3066 palavras) Publicado: 7 de agosto de 2013
Bibliografia Básica:

Hidráulica Básica– Rodrigo de Melo Porto e outros – EESC, 2006

Abastecimento de Água – Milton Tomoyuki Tsutiya – Ed. USP, 2004

Manual de Hidráulica – Azevedo Netto – Ed. Edgard Blücher Ltda., 1998

1

Classificação dos Escoamentos Livres

Hidráulica dos Escoamentos Livres :
(condutos livres)
Aplicações:
- Saneamento
- Drenagem Urbana
- Contenção ePrevisão de Cheias
- Irrigação
- Hidro-eletricidade
- Navegação
- Qualidade da Água
- Condução e Tratamento de Esgotos
- Diagnósticos e Estudos de Impactos Ambientais
- Conservação / Recuperação Ambiental
2

Classificação dos Escoamentos Livres

Ocorrência dos Escoamentos Livres:

Canais Naturais

Rios
Estuários

Condutos fechados

Circulares
Retangulares
Ovais
Ferradura
Etc.Canais Artificiais
Condutos abertos
(escavados)

Semi-circulares
Retangulares
Trapezoidais
Triangulares
Etc.

5

Classificação dos Escoamentos Livres

Remanso

Uniforme

Gradualm

Ressalto

ente Varia
do

Gradualm
ente
Variado

Bruscame
nte
Variado

Uniforme

Bruscame
nte
Variado

6

Escoamentos Livres

Casos Gerais dos Escoamentos Livres:Escoamentos Não Permanentes (Transitórios)

Caso Geral

Escoamentos Permanentes

Caso Particular

Uniforme
Escoamentos Não Permanentes
(Transitórios)

Gradualmente Variado
Variado
Bruscamente Variado
Uniforme

Escoamentos Permanentes

Gradualmente Variado
Variado
Bruscamente Variado
7

Escoamentos Livres

Escoamento Permanente:

Q = cte
Q = cte

Escoamento Permanente eUniforme:

vmédia = cte
y = cte ; (tirante de água)
Q = cte

Escoamento Permanente e Variado:

A ≠ cte
vmédia ≠ cte

Escoamento Permanente
Gradualmente Variado:

Moderado Gradiente de Velocidades

Escoamento Permanente
Bruscamente Variado:

Acentuado Gradiente de Velocidades

Escoamento Não Permanente:

Q ≠ cte
Profundidade em uma dada seção varia
ao longo do tempo.
Ex.:enchimento e esvaziamento de eclusas,
golpe de aríete, ondas do mar
8

Escoamentos Livres

Seção Transversal de um Escoamento Livre
B

ym

A
y

ym =

A
B

ym = profundidade média

Rh =

A
p

Rh = raio hidráulico
p

9

Escoamentos Livres

Seção Longitudinal de um Escoamento Livre
(1)

(2)

Linha
E ne r g
ética

2
v1
2g

E1

∆E

I
J

y1

v2
2
2gy
E2
y2

i
z1

z1 + y1 +

2
v1
v2
= z 2 + y 2 + 2 + ∆E
2g
2g

z1

Plano de Referência

11

Escoamentos Livres

Regimes de Escoamento

Assim, para uma dada Vazão Q a Energia Específica (E) é a distancia vertical entre o fundo
do canal e a linha de energia, correspondendo à soma de duas parcelas, ambas funções de y

Energia Específica

Energia Específica



⇒E=y+

E=y+

v2
2g

v2
2g





E=y+

E=y+

Q2
2g A 2

Q2
2g A 2

;

;

mas A = ϕ ( y )



E=y+

Q2
2g ϕ ( y )2

12

Escoamentos Livres

Regimes de Escoamento
Energia Específica



E=y+

E2 =

E1 = y

+

v2
2g



E=y+

Q2
2g A 2

;

mas A = ϕ ( y )

y

Q2
2g ϕ(y)2

=

yf

E = E1 + E2

yc
yt
Ec
Energia Crítica(Ec )



E

E

Profundidade Crítica (yc )

yf ⇒ região do escoamento Subcrítico ou Fluvial ou Tranqüilo ou Superior
yt ⇒ região do escoamento Supercrítico ou Torrencial ou Rápido ou Inferior
13

Escoamentos Livres

Regimes de Escoamento
Portanto, para uma dada vazão Q poderemos ter 3 situações em termos de regime de
escoamento:
• Escoamento Crítico
• Escoamento Supercrítico• Escoamento Subcrítico
Como a vazão é a mesma, o que irá determinar o regime do escoamento será a declividade
do fundo do canal
Assim, para uma vazão constante escoando em canal prismático com profundidade superior à
crítica, teremos um escoamento subcrítico
Ao aumentarmos a declividade do fundo do canal observa-se um aumento da velocidade do
escoamento. De acordo com a equação da...
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