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Hidráulica de Condutos Livres Regimes de escoamento e avaliação da velocidade
Prof. Arionaldo deSá Júnior
Eng. Agrícola e Ambiental, MSc.
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Aspectos gerais
• Condutos livres - funcionam sempre por gravidade. Suaconstrução exige um nivelamento cuidadoso do terreno,pois devem ter declividades pequenas e constantes.
• Condutos forçados - podem funcionar por gravidade,aproveitando a declividade do terreno, ou por recalque(bombeamento), vencendo desníveis entre o ponto decaptação e o ponto de utilização.
• Os condutos livres apresentam uma superfície livre ondeimpera a pressão atmosférica, ao passo ue nos condutosforçados o !uido enc"e totalmente a seção e o
escoamento apresenta pressão diferente da atmosférica.
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Classicação
• Naturais – s rios e c!rregos são o mel"or exemplo
de condutos livres naturais• Articiais
– #anais de irrigação,
– #oletores de esgotos, – $alerias de %guas pluviais, etc
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enição Si!plicada
• #ompreendem$se como condutos livres osrecipientes "idr%ulicos, abertos ou fec"ados,
naturais ou arti&ciais, independentes daforma, su'eitos à pressão atmosférica.
Condutos Livres
Naturais
Articiais
"ios# c$rregos# etc.
A%ertos
&ec'ado
s
Canais# valetas#etc.
(ueiros#
galerias# etc.
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&xemplos
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Aspectos gerais
• 'pesar das semel"anças entre os dois regimes osproblemas apresentados pelos canais são de !aisdif)cil resolução porque a superfície livre pode variar
no espaço e no tempo – rofundidade de escoamento – Seção – nclinação do fundo
• *ais inte!p+ries são de dif)cil previsão deocorr,ncia e te! grande in-uencia so%re oregi!e de escoa!ento
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• Co! relação ao */0P12 – Per!anente
• *ão "% variação das características deescoamento – +elocidade constante – +azão constante (entrada = saída) – rofundidade constante
– Não per!anente 3transit$rio4• 's características do escoamento variam no
tempo
Classicação dos "egi!es
de /scoa!ento
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• Co! relação ao /SPA512 – 6nifor!e
• quase sempre em regime permanente – +elocidade constante em qualquer trec"o do
canal – rofundidade constante
» S! pode ser caracterizado em canaismuito longos
– Não unifor!e 3variado4• #aracterizado por alteraçes de velocidade em
determinados trec"os dos canais
Classicação dos "egi!esde /scoa!ento
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iagra!a
nif or me $r adualment
e + ar iado /.( .0.+ $r adualment e + ar iado /.( .0.+ nif or m
e
1 ueda 0r usca
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• "egi!e per!anente6N9&1"0/2 – 2gua escoando por um canal longo, de seção constante e carga
uniforme
• "egi!e per!anente 7A"9A12 – 2gua escoando por um canal de seção crescente e com vazão
constante – 2gua escoando na crista de um vertedor em uma barragem
• "egi!e não per!anente*"ANS9*:"912 –
' onda de uma mar3
/;e!plos
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istri%uição da 7elocidadenos Canais
• *os canais o atrito entre a superfície livre e o ar,a resist4ncia oferecida pelas paredes e pelofundo, originam diferenças de velocidades.
Distribuição da velocidade no perllongitudinal
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istri%uição da 7elocidadenos Canais
• Distribuição da velocidade no perl transversal
5enor
+elocidade
5aior
+elocidade
Cálculo da 7elocidade
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Cálculo da 7elocidade0+dia de /scoa!ento e!
Canais• +m 6 789 a :89 da velocidade da superfície deescoamento
• +m 6 mensurada a ;89 da profundidade do canal
2
8,02,0 V V Vm
+=
42 6,08,02,0 V V V Vm⋅++
=
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9!plicaç<es da velocidade
• +elocidade limite mínima – ' velocidade muito baixa promove a decantação do material
em suspensão no fundo do canal –
'lteraçes no regime de escoamento*ipo de =gua 7el. 0)ni!a de
pro>eto 3!?s4
#< artículas Suspensas=inas
8,>
#< 'reia =ina 8,?
&sgoto 8,;
luvial 8,@A
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9!plicaç<es da velocidade
• +elocidade limite m3dia m%xima – Beve ser considerado o tipo de revestimento
"evesti!ento 7el. 0+dia 0á;i!a depro>eto 3!?s4
Areia 8rossa @#B a @#D
Solo Argiloso @#E a @#FD
Alvenaria G# a #@IConcreto #@@ a #@@
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/;erc)cio D
/! u! canal retangular de %ase G#I! eprofundidade D#G!# a vaão Kue escoa e de DG@!?'. eter!ineM
a( A velocidade de escoamento do !uido na superfíciedesse canal
b( A velocidade média.
c( Sabendo$se ue neste canal escoa esgoto
doméstico, avalie a adeuação da velocidade comos reuisitos mínimos de pro'eto
d( Se neste canal não "% variação da va)ão evelocidade ao longo do seu curso, ual o regime de
escoamento*
Respostas: Área = 3m !a"ão = #$% m&'s!elocidade na superfície = ($)*% m's!elocidade média +,)-. = ($/,0 m's +muitobai1a para esgoto.
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/;erc)cio G
Sa%ese Kue e! u! pro>eto de %ueiros paraescoa!ento de águas pluviais a vaão de picoserá de EBI@ !?' e a velocidade !á;i!a
ad!iss)vel deverá ser de !?s. Oual deverá sero di!etro do canal capa de escoar esta vaão QRespostas: Área 4 ($*# mDi5metro 4 ($,% m
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/;erc)cio
/! u!a galeria de águas pluviais co! D! deprofundidade as velocidades o%servada a G@c!#@c! e E@c! partir do fundo fora! de @#!?s#
@#B!?s e D#G!?s# respectiva!ente. eter!ine avelocidade !+dia do escoa!ento neste canal ediga se esta galeria está e! confor!idade co! oescoa!ento deste tipo de !aterial.
Respostas:!elocidade 4 ($, m's e ($%)m's +pode escoaresgoto.
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arionaldo.>uniorRea!u
.gov.%r
1%rigado