Hidráulica e Hidrologia Aplicada- Experimento 3- Determinação do Coeficiente de Manning
Por: eng.civ2017 • 10/5/2018 • Ensaio • 795 Palavras (4 Páginas) • 484 Visualizações
Universidade Paulista
Instituto de Ciências Exatas e Tecnologia
Engenharia Civil
Hidráulica e Hidrologia Aplicada- Experimento 3- Determinação do Coeficiente de Manning
São José dos Campos – SP
2017
Sumário.
Introdução. ......................................................................................................... 3
Escoamento em Canal Aberto. ....................................................................... 3
Coeficiente de Manning. ................................................................................. 3
Raio Hidráulico (Rh)........................................................................................ 4
Perímetro Molhado (Pm). ................................................................................ 4
Objetivo. .......................................................................................................... 4
O experimento. ............................................................................................... 4
Resultados. ........................................................................................................ 7
Referencias. ....................................................................................................... 7
INTRODUÇÃO.
Escoamento em Canal Aberto.
O escoamento em canal aberto implica o escoamento em um canal
aberto para a atmosfera, mas o escoamento em um conduite também é um
escoamento em canal aberto se o liquido não preencher completamente o
conduite e, portanto, há uma superfície livre. Um escoamento em canal aberto
envolve apenas líquidos (em geral, água ou água servida) expostos a um gás
(em geral, ar à pressão atmosférica). O escoamento é movido por gravidade.
O escoamento dos rios por exemplo, é movida pela diferença de
elevação entre a montante e a jusante. A vazão em um canal aberto é
estabelecida pelo balanço dinâmico entre a gravidade e o atrito. A inércia do
liquido que escoa também se torna importante no escoamento intermitente. A
superfície livre coincide com a linha piezométrica e a pressão é constante ao
longo da superfície livre. Mas a altura da superfície livre em relação ao fundo
do canal e, portanto, todas as dimensões da seção transversal do escoamento
ao longo do canal não são conhecidas a priori – elas variam juntamente com a
velocidade média do escoamento.
Coeficiente de Manning.
O fator associado à rugosidade mais utilizada em problemas práticos
envolvendo escoamentos em conduto livre é o coeficiente de Manning. Este
valor é afetado por uma série de elementos, como a rugosidade do perímetro
molhado, irregularidades e alinhamento do canal, deposição de partículas
sólidas, presença de obstruções e variações de temperatura. Determinar este
fator significa estimar a resistência ao escoamento em dado canal
Raio Hidráulico (Rh).
Considerando que os canais abertos vêm com seções transversais bastante
irregulares, o raio hidráulico serve como a dimensão característica e traz
uniformidade ao tratamento dos canais abertos. Da mesma forma que o
número de Reynolds é constante em toda seção do escoamento uniforme em
canal aberto.
Perímetro Molhado (Pm).
O perímetro molhado inclui a soma das laterais e do fundo do canal em contato
com o líquido – ele não inclui a superfície livre e as paredes laterais expostas
ao ar.
OBJETIVO.
O presente relatório tem como objetivo mostrar como é determinado o
coeficiente de Manning a partir de dados coletados no laboratório de hidráulica
da Universidade.
No experimento foi usado um conduto de acrílico com base 0.10 metros e
comprimento de 2 metros. Acionando uma bomba hidráulica com vazão
constante foi possível simular um escoamento em um canal aberto onde
colheu-se dados para o cálculo e assim determinar o coeficiente de rugosidade
do canal.
O EXPERIMENTO.
Acionada a bomba hidráulica foi colocada uma pequena boia de plástico sobre
água. Foi coletado 5 amostras de tempo que a boia gastou para percorrer os 2
metros. Logo tem- se o tempo médio.
Tempo (s)
T1 3,60
T2 3,73
T3 3,79
T4 3,80
T5 3,74
Tempo Médio 3,73
Calculo da velocidade média.
𝑉𝑚 =
𝐿
𝑇𝑚
Onde;
L= Comprimento do canal.
Tm= Tempo médio.
Logo;
𝑉𝑚 =
2
3,73
=
0,57𝑚
𝑠
Ao encontrar o valor da velocidade média, deve-se dividir pelo fator de
correção para se obter o valor real da velocidade. Devido ao material utilizado
para construção do canal utilizado para o experimento ser totalmente liso sem
rugosidade ou com mínima rugosidade, o valor utilizado é de: fator de correção
0,95.
𝑉𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑔𝑖𝑑𝑎 = 0,57 ∗ 0,95 =
0,51𝑚
𝑠
Com uma régua precisa foi medido em cinco pontos do canal as profundidades
da lamina d’agua para o calculo da área molhada média.
Posição no canal
M- 0
(m)
0,5
(m)
1,0
(m)
1,5
(m)
J- 2,0
(m)
Profundidade y (m) 0,0590 0,0550 0,0510 0,0470 0,0430
Base do canal (m) 0,1000 0,1000 0,1000 0,1000 0,1000
Total área molhada 0,0059 0,0055 0,0051 0,0047 0,0043
𝐴𝑚 =
0,0059 + 0,0055 + 0.0051 + 0,0047 + 0,0043
5
= 0,0051 𝑚2
Calculo da vazão média.
𝑄𝑚 = 0,51 ∗ 0,0051 = 0.0026
𝑚3
𝑠
O canal teve seu montante inclinada em 0,05m e com um comprimento de 2
...