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Hidráulica HID 006 Prof. Benedito C. Silva

Universidade Federal de Itajubá - UNIFEI Instituto de Recursos Naturais - IRN. Hidráulica HID 006 Prof. Benedito C. Silva. Adaptado de Marllus Gustavo F. P. das Neves. Características básicas dos escoamentos livres. Escoamentos livres Há uma superfície de contato com a atmosfera

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Hidráulica HID 006 Prof. Benedito C. Silva

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Presentation Transcript

  1. Universidade Federal de Itajubá - UNIFEI Instituto de Recursos Naturais - IRN Hidráulica HID 006 Prof. Benedito C. Silva Adaptado de Marllus Gustavo F. P. das Neves

  2. Características básicas dos escoamentos livres

  3. 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

  4. Classificação dos escoamentos livres

  5. Classificação dos escoamentos livres

  6. 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

  7. Representação da linha de energia em canais Ver exemplo 7.1 (pag. 189) – Fund. Eng. Hidráulica

  8. Parâmetros geométricos e hidráulicos

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

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

  11. Seções com geometrias conhecidas

  12. Ver exemplo 7.2 (pag. 192) – Fund. Eng. Hidráulica

  13. 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

  14. Seção trapezoidal

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

  16. Seções triangulares Canais de pequenas dimensões  sarjetas rodoviárias e urbanas

  17. Seções com geometrias irregulares

  18. Pode-se supor um conjunto de trapézios, triângulos ou retângulos pequenos o suficiente ouconsiderar 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

  19. Variação de pressão

  20. 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

  21. Se o escoamento tiver declividade não desprezível PB = gycos2q Distribuição Pseudo-hidrostática Escoamento não for paralelo  não é hidrostática

  22. Subpressão (crista) Sobrepressão (pé) Em canais com declividades inferiores a 0,1 m/m  diferença de 1% Canais com I > 10%  PB = gycos2q Ver exemplo 7.3 (pag. 196) – Fund. Eng. Hidráulica

  23. Variação de velocidade

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

  25. Perfil de velocidade média Na vertical, o perfil é aproximadamente logarítmico Vmax ocorre entre 5% e 25% da profundidade Vmed é aproximadamente a média entre V20% e V80% Ou aproximadamente V60%

  26. 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)

  27. Ou ainda, Ver exemplo 7.4 (pag. 201) – Fund. Eng. Hidráulica

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