Engenharia hidráulica

Laboratório de Hidráulica – Aula prática 09 – Condutos livres

Aula prática 09 a 12: CONDUTOS LIVRES
INTRODUÇÃO
O escoamento em condutos livres é caracterizado por apresentar uma superfície livre na qual reina a pressão atmosférica. Estes escoamentos têm um grande número de aplicações práticas na engenharia, estando presentes em áreas como o saneamento, a drenagem urbana, irrigação, hidro-eletricidade, navegação e conservação do meio ambiente.
Os problemas apresentados pelos escoamentos livres são mais complexos de serem resolvidos, uma vez que a superfície livre pode variar no espaço e no tempo e, como conseqüência, a profundidade do escoamento, a vazão, a declividade do fundo e a do espelho líquido são grandezas interdependentes. Desta forma, dados experimentais sobre os condutos livres são, usualmente, de difícil apropriação.
De modo geral, a seção transversal dos condutos livres pode assumir qualquer forma e a rugosidade das paredes internas tem grande variabilidade, podendo ser lisas ou irregulares, como a dos canais naturais. Além disto, a rugosidade das paredes pode variar com a profundidade do escoamento e, conseqüentemente, a seleção do coeficiente de atrito é cercada de maiores incertezas em relação à dos condutos forçados. ELEMENTOS QUE CARACTERIZAM OS CONDUTOS LIVRES
Seção transversal e área molhada
A seção transversal (S) engloba toda a área de escavação para construção do canal (definida pela linha mais escura na Figura 1), e, a área molhada (A) corresponde à seção transversal perpendicular à direção do escoamento ocupada pela água e pode variar de acordo com a vazão de alimentação do canal.

Figura 1. Seção transversal.

Perímetro molhado
O perímetro molhado (P) é a linha que limita a seção molhada junto às paredes e ao fundo do canal (Figura 2). E, quanto maior o perímetro molhado de um canal,

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maior será a superfície de contato entre a água que