CANAIS RETANGULARES

Introdução teórica.

        Para criação de um ressalto hidráulico primeiramente devemos ajustar o canal hidráulico para obter a declividade longitudinal.

   Declividade longitudinal (I): trata-se da diferença de altura entre o primeiro e o segundo ponto do canal criado artificialmente, definida pela relação dh/dH, onde dh é a  diferença de altura vertical e dH é a distância horizontal entre os dois pontos analisados, sua unidade de medida é m/m ou seja adimensional.

       Após ajustar o aparelho podemos ligar e medir a vazão do canal.

       Vazão: trata-se da quantidade de água em litros ou metros cúbicos que passa pelo canal em determinado tempo, dando origem a formula da vazão volumétrica Q= V/t, onde V é o volume de água do canal e t o tempo que o volume passa pelo canal.

            Após definirmos a vazão no canal foi realizada a medida da altura antes do ressalto.

          Altura antes do ressalto (Y1): A altura antes do ressalto tem como finalidade definir qual era o regime de escoamento antes do ressalto, alem de ser usada para calcular a energia antes do ressalto para obtenção da perda de energia durante a mudança de regime, esta altura foi medida no experimento, porém para sua obtenção devemos usar a formula de ressalto em canal retangular:

                     [pic 1][pic 2]  (1)

         Altura após o ressalto (Y2): A altura após o ressalto tem como finalidade definir qual o novo regime de escoamento e a nova carga ou energia após o ressalto, para obter a perda de carga no ressalto e definir sua eficiência, esta altura foi medida no experimento, porém para sua obtenção devemos usar a formula de ressalto em canal retangular:

                     [pic 3][pic 4]   (1)

        Para encontrarmos a altura após o ressalto devemos descobrir qual o regime de escoamento deste canal, ou seja, encontrar o numero de Froude, assim podemos aplicar na formula de ressalto para canal retangular e encontrar as alturas antes e após o ressalto.

Número de Froude (Fr): É um número adimensional usado em canais abertos representado pela razão entre velocidade característica e a velocidade de onda gravitacional, separando os regimes de escoamento em subcrítico (laminar), critico, e supercrítico (torrencial), sua obtenção é dada através da seguinte formula:

                                     [pic 5][pic 6]  (2)

          Onde Vc é a velocidade critica, g é a aceleração da gravidade e Hm é a altura hidráulica definida pela seguinte formula:

                          [pic 7][pic 8]      (3)                    

           Onde Am  é a área molhada da seção e B é a largura do topo do canal.    

            Como não temos a informação da velocidade do fluido no canal antes do ressalto, usamos a definição da vazão unitária q, que trata-se da vazão em um determinado ponto do canal, encontrada através da seguinte formula:

                                                  [pic 9][pic 10]   (4)

        Onde Q é a vazão volumétrica do canal e b é a largura de fundo do canal.

        Para a seção retangular a altura hidráulica Hm é igual à altura d’água Y1, e assim chegamos à expressão do numero de Froude para esta seção que é dada por:

                                        [pic 11][pic 12]  (5)

        Após encontrar o numero de Froude antes do ressalto, alem de descobrirmos o regime em que o escoamento se encontra na seção anterior ao ressalto, podemos encontrar a altura após o ressalto, usando o y1 que foi medido no experimento.

       Como encontrarmos o numero de Froude e em seguida a altura antes e após o ressalto, podemos calcular a energia nos dois pontos e obter a perda causada pelo ressalto, para este experimento podemos calcular de duas formas a perda de carga no ressalto, na primeira forma usamos as seguintes formulas:

                          [pic 13][pic 14]  (6)       e         [pic 15][pic 16]    (7)

                Onde He1 é a energia no canal antes do ressalto, Y1 é a altura da lamina d’agua antes do ressalto, q é a vazão unitária do canal, He2 é a energia após o ressalto e Y2 é a altura após o ressalto.

         Para obtermos a perda de carga no ressalto devemos usar a energia calculada antes do ressalto He1 e subtrair da energia após o ressalto He2, conforme a formula a seguir:

                                                              [pic 17][pic 18]     (8)

     Outra forma de calcular a perda de carga no ressalto é usando a seguinte formula:

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