Modelos físicos em hidráulica

MESTRADO EM SANEAMENTO MEIO AMBIENTE E RECURSOS HÍDRICOS DISCIPLINA: ESTRUTURAS HIDRÁULICAS

MODELOS FÍSICOS EM HIDRÁULICA [1] P A R TE 1

1- INTRODUÇÃO Para o engenheiro projetista é essencial predizer com segurança o comportamento hidráulico de estruturas conforme as condições de projeto (ex. capacidade máxima de descarga), nas condições de operação (ex. operação das comportas), ou nas situações de emergência (ex. cheia máxima provável para um vertedor). Durante as etapas de projeto, o engenheiro necessita de uma ferramenta de previsão segura para comparar a performance das várias opções da estrutura e de situações de funcionamento. Na mecânica dos fluidos e na hidráulica, muitos problemas são insolúveis pela teoria ou por meio de dados empíricos. Na prática, um projeto apropriado de estrutura hidráulica deriva de um modelo: um modelo sendo definido como um sistema que opera similarmente a outros modelos e que dão segura previsão das características dos sistemas. Na hidráulica normalmente são usados dois tipos de modelos: matemático e físico. Os modelos matemáticos são fundamentados nas equações da hidráulica, podendo ou não utilizar ferramentas computacionais (ex. método de integração por passos para prever o perfil da linha d’água de um escoamento gradualmente variado num canal). Sua aplicação é restrita, para situações simples de escoamento e condições limites para as quais as equações são válidas. A calibração e a validação dos modelos computacionais são extremamente difíceis, e a maioria deles é aplicável somente em uma faixa específica das condições de escoamento. Muito freqüentemente, modelos físicos devem ser utilizados, inclusive para validação de modelos matemáticos. A modelação física é muito utilizada nos estudos de estruturas hidráulicas, transporte de sedimento, hidráulica fluvial e marítima. O presente trabalho enfoca a modelação física, tendo em vista os objetivos da disciplina Estruturas Hidráulicas. O modelo físico deve comportar-se de modo