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Condutos Livres ou canais
-Aqueles em que o escoamento ocorre à
pressão atmosférica local.
- Seção transversal é aberta ou fechada.
- Denominados condutos livres (Canais)
- O que são condutos livres?
HIDRÁULICA
O que são condutos livres?
• Rios;
• Ribeirões;
• Canais de Irrigação;
•Coletores de esgoto;
• Aquedutos;
• entre outros
HIDRÁULICA
Canal do trabalhador – Ceará (Arqueduto)
HIDRÁULICA
113 km de extensão Abastece a região metropolitana de Fortaleza
Aquedutos romanos (312 a.c.)
Drenagem Superficial (Bueiros, valetas,..)
HIDRÁULICA
Condutos livres são denominados canais e normalmente apresentam
uma superfície livre de água, em contato com a atmosfera.
HIDRÁULICA
HIDRÁULICA
FONTE: AZEVEDO NETTO, ed.8
Na Figura são mostrados dois casos típicos de condutos livres (a e b); em (c) estáindicado o caso limite de um conduto livre: embora o conduto funcionecompletamente cheio, na sua geratriz interna superior atua uma pressão igual àatmosférica. Em (d) está representado um conduto no qual existe uma pressão maiordo que a atmosférica.
HIDRÁULICA
FORMAS
• Circular ou semicircular;
• Retangular;
• Trapezoidal;
• Irregular.
Caracterização da forma dos canais
• Área Molhada
• Perímetro Molhado
• Raio Hidráulico
HIDRÁULICA
Caracterização da forma dos canais• Seção Molhada
• Perímetro Molhado
• Raio Hidráulico
HIDRÁULICA
Caracterização da forma dos canaisÁrea Molhada (Am)
- Parte da seção transversal que é ocupada pelo líquido;- Área útil ocupada pelo líquido.
HIDRÁULICA
Caracterização da forma dos canaisÁrea Molhada (Am)
HIDRÁULICA
Caracterização da forma dos canaisSeção Molhada (S)
- Profundidade (h): altura do líquido acima do fundo docanal;- Área molhada (Am): é a área da seção molhada;
- Perímetro molhado (P): comprimento relativo aocontato do líquido com o conduto;
- Largura Superficial (B) - largura da superfície emcontato com a atmosfera;
HIDRÁULICA
Caracterização da forma dos canais
Perímetro Molhado (P)
Comprimento da linha de contato entre a água, as
paredes e o fundo do canal.
Perímetro este, em corte transversal do canal.
HIDRÁULICA
Caracterização da forma dos canaisPerímetro Molhado (Pm)
HIDRÁULICA
Caracterização da forma dos canaisPerímetro Molhado (P)
HIDRÁULICA
Caracterização da forma dos canais
Raio Hidráulico
É a razão entre a seção molhada (S) e o perímetro
molhado (P).
RH= Am/P
CONDUTOS CIRCULARES: S=π. D²/ 4P= π.D
D=4.RH
HIDRÁULICA
TIPOS DE MOVIMENTO
TIPOS DE MOVIMENTO
MOVIMENTO UNIFORME
• Velocidade não se altera ao longo do tempo, em grandeza e
direção em qualquer ponto ( movimento do escoamento é
permanente).
• características hidráulicas em cada seção independem do
tempo (essas características podem, no entanto, variar de
uma seção para outra, ao longo do canal: se elas não
variarem de seção para seção ao longo do canal o
movimento será uniforme).
TIPOS DE MOVIMENTO
MOVIMENTO UNIFORME
Considerando-se um trecho de canal, para que o
movimento seja permanente nesse trecho, é necessário
que a quantidade de líquido que entra e que sai
mantenha-se constante.
TIPOS DE MOVIMENTO
MOVIMENTO UNIFORME
Consideremos um canal longo, de forma geométrica única,
com uma certa rugosidade homogênea e com uma
pequena declividade, com uma certa velocidade e
profundidade. Com essa velocidade ficam balanceadas a
força que move o líquido e a resistência oferecida pelos
atritos internos e externo (este decorrente da rugosidade
das paredes).
TIPOS DE MOVIMENTO
Em condições normais, ocorre nos canais um
movimento uniforme, ou seja, a velocidade média
da água é constante ao longo do canal.
No caso da equação da continuidade:
• A área é determinada geometricamente e
a velocidade pode ser medida no local
ou, na maioria dos casos, determinada
através de equações;
• Há varias equações para o cálculo da
velocidade média da água em um canal;
• As mais usadas são as de Chezy,
Strickler e Manning.
As equações de Strickler e Manning
podem ser escritas da seguinte forma:
Velocidade Médias mínimas para evitar depósitos:
• Águas com suspensões finas: 0,30 m/s
• Água transportando areias finas: 0,45 m/s
• Águas residuais (Esgoto): 0,60 m/s
Velocidades práticas:
• Canais de navegação sem revestimento: até 0,50 m/s
• Aquedutos de água potável: 0,60m/s a 1,30 m/s.
• Coletores e emissários de esgoto: 0,60 a 1,50 m/s.
TIPOS DE MOVIMENTO
MOVIMENTO VARIADO
• MOVIMENTOS GRADUALMENTE VARIADOS são aquelesem que as profundidades variam, gradual e lentamente,ao longo do canal.
• Em cada seção há movimentos permanentes, ou seja, asgrandezas interferem no escoamento, em cada seção,não se modificando com o tempo, e a distribuição daspressões, obedece a Lei da Hidrostática.
TIPOS DE MOVIMENTO
MOVIMENTO VARIADO
• O movimento gradualmente variado pode
ocorrer de forma acelerada, como nos
trechos iniciais dos condutos de seções
constantes, nos quais o movimento
uniforme subsequente se realiza em regime
supercrítico.
FORMA DO PERFIL DA SUPERFÍCIE LÍQUIDA
• O objetivo do estudo de canais com regime
permanente gradualmente variado consiste em
determinar a forma do perfil da superfície
líquida.
• A forma do perfil de linha de água depende da
comparação, em cada seção, da profundidade
crítica com a profundidade normal e desta com
a profundidade em que efetivamente se realiza
o escoamento.
Quando o movimento é UNIFORME, a linha d´água coincide com as retas, Nn (Nível normal) ou Nc (Nível crítico), conforme a profundidade seja normal ou crítica, respectivamente.
A cada região corresponde uma classe de curva que
depende da comparação da profundidade normal com
a crítica.
I>0 Classe M: I < Ic; yn > yc
Classe S: I > Ic; yn < yc
Classe C: I = Ic; yn = yc.
Para as declividades do fundo nulas ou negativas,
temos:
I <= 0 Classe H: I = (Canal Horizontal)
Classe A: I < 0 (Declividade adversa)
I ou J = Declividade do fundo
Yn= profundidade normal
Yc= profundidade crítica
TIPOS DE MOVIMENTO
MOVIMENTO VARIADO
• MOVIMENTO BRUSCAMENTE VARIADO
• As linhas de corrente apresentam curvatura acentuada,sendo que em razão disto, não podemos admitir adistribuição hidrostática das pressões nas seções docanal.
• Esses movimentos ocorrem em trechos de pequenasextensões, de modo que o atrito da água com asparedes do contorno tem pequeno valor, podendo serdesprezado na maioria dos casos.
• As equações de M.Uniforme não se aplicam nessescasos.
Ex: Vertedores (crista delgada e arredondada)