condutos livres

9. Condutos livres

Os condutos livres apresentam uma superfície livre onde impera a pressão atmosférica, ao passo que nos condutos forçados o fluido enche totalmente a secção e o escoamento apresenta pressão diferente da atmosférica.

Os rios e ribeiras são o melhor exemplo de condutos livres. Além deles, os canais de irrigação, os colectores de esgotos, os aquedutos, etc. funcionam também sob regime livre.

Apesar das semelhanças entre os dois regimes os problemas apresentados pelos canais são de mais difícil resolução porque a superfície livre (SL) pode variar no espaço e no tempo e portanto variam também a profundidade de escoamento, o caudal, sendo a inclinação do fundo e a inclinação da superfície grandezas interdependentes. São de difícil obtenção os dados experimentais sobre condutos livres.

Em condutos forçados a secção circular é a mais usual, o mesmo não sucedendo com os condutos livres. Os condutos livres, quando de pequena secção são circulares. Os grandes aquedutos apresentam a forma ovóide. Os canais escavados em terra apresentam secção trapezoidal, a maioria das vezes semi-hexagonal. Os canais abertos na rocha são de forma rectangular com a largura igual a duas vezes a altura. As calhas de madeira, aço ou cerâmica são geralmente circulares.

9.1. Distribuição das velocidades nos canais

Nos canais o atrito entre a SL e o ar e a resistência oferecida pelas paredes e pelo fundo originam diferenças de velocidades.

A determinação das várias velocidades em diferentes pontos de uma secção transversal é feita por via experimental.

IX-2 SL

Figura 9.1.1

A velocidade máxima será encontrada na vertical V' no centro da secção transversal e num ponto abaixo da SL. As curvas que unem pontos de igual velocidade são as isotáquicas.

Figura 9.1.2

A velocidade máxima, numa vertical da secção transversal, aparece entre os valores 0,05y e 0,25 y.

A velocidade média, que é utilizada para o cálculo do caudal, é a média das velocidades à