Hidrulica Cap 7 Escoamento em Superfcie Livre Prof

Hidráulica Cap. 7 Escoamento em Superfície Livre Prof. Eudes José Arantes

Características básicas dos escoamentos livres

Escoamentos livres -Há uma superfície de contato com a atmosfera -As condições de contornos não são tão bem definidas como nos condutos forçados variáveis no tempo e no espaço -A maioria dos escoamentos livres ocorrem em grandes dimensões físicas grandes Re raramente laminares -Deformabilidade extrema remansos, ressaltos -Variabilidade de rugosidade

Classificação dos escoamentos livres

Classificação dos escoamentos livres

Equações básicas do escoamento livre São caracterizados utilizando-se os mesmos princípios básicos dos escoamentos em condutos: - Eq. da Continuidade -Eq. da Quantidade de movimento -Eq. da Energia

Representação da linha de energia em canais Ver exemplo 7. 1 (pag. 189) – Fund. Eng. Hidráulica

Parâmetros geométricos e hidráulicos

B largura superficial A área molhada P perímetro molhado Y profundidade (fundo à superfície) Yh = A/B Profundidade hidráulica R raio hidráulico

Y h Observação: O perímetro molhado leva em conta somente a parte em contato com o líquido

Seções com geometrias conhecidas

Ver exemplo 7. 2 (pag. 192) – Fund. Eng. Hidráulica

Seções retangulares e trapezoidais Comuns em canais abertos Trapezoidais preferidas algumas vezes por não necessitar de estruturas rígidas para estabilizar taludes Mas podem precisar de mais espaço nas laterais

Seção trapezoidal

Seção retangular Seções circulares Vazões mais reduzidas redes de esgotamento sanitário e pluvial, bueiros

Seções triangulares Canais de pequenas dimensões sarjetas rodoviárias e urbanas

Seções com geometrias irregulares

Pode-se supor um conjunto de trapézios, triângulos ou retângulos pequenos o suficiente ou considerar como canais onde a largura é muito maior que a profundidade Seções retangulares largas Pode-se mostrar que: A ≈ By P≈B e R≈y

Variação de pressão

Condutos forçados pressão praticamente constante em toda a seção canais pressão função da profundidade Se o escoamento for paralelo linhas de corrente sem curvatura Distribuição de Pressão hidrostática

Escoamento não for paralelo não é hidrostática Se o escoamento tiver declividade não desprezível PB = gycos 2 q Distribuição Pseudo-hidrostática

Em canais com declividades inferiores a 0, 1 m/m diferença de 1% Canais com I > 10% PB = gycos 2 q Subpressão (crista) Sobrepressão (pé) Ver exemplo 7. 3 (pag. 196) – Fund. Eng. Hidráulica

Variação de velocidade

Em canais a distribuição de velocidade não é uniforme As velocidades maiores ocorrem longe da parede

Na vertical, o perfil é aproximadamente logarítmico Vmax ocorre entre 5% e 25% da profundidade Vmed é aproximadamente a média entre V 20% e V 80% Ou aproximadamente V 60% Perfil de velocidade média

Para levar em conta as irregularidades na distribuição de V a é o fator de correção de energia (Coriolis) b é o fator de correção de Quantidade de movimento (Boussinesq)

Ou ainda, Ver exemplo 7. 4 (pag. 201) – Fund. Eng. Hidráulica