TRABALHO DE HIDRAULICA APLICADA

UNIVERSIDADE PAULISTA – ARARAQUARA

Hidráulica e Hidrologia Aplicada

Professor: Guilherme Araujo Vuitik

ESCOAMENTO EM REGIME GRADUALMENTE VARIADO

Allan Carlos Rodrigues Modesto RA: C05113-6

Eliso Alves da Silva Junior RA: C2144H-4

Jhone Henrique de Campos RA: B98BCI-6

Raphael Chaves Ferreira RA: C311DB-7

Araraquara - SP

2016

UNIVERSIDADE PAULISTA – ARARAQUARA

CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

ESCOAMENTO EM REGIME GRADUALMENTE VARIADO

[pic 1]

Araraquara – SP

2016

“Tudo aquilo que o Homem ignora, não existe pra ele. Por isso o universo de cada um se resume no tamanho do seu saber”.

                                                                                   (Albert Einstein)

SUMÁRIO

OBJETIVO        5

LISTA DE FIGURAS        6

LISTA DE EQUAÇÕES        7

1. INTRODUÇÃO        8

2. DESENVOLVIMENTO TEÓRICO        9

2.1. Definição        9

2.2. Equação diferencial do escoamento gradualmente variado        10

2.3. Classificação dos Perfis        13

2.4. Perda de carga Localizada        14

2.5. Singularidades        16

2.5.1. Mudança Brusca de declividade        16

2.5.2 Determinação da Altura d’água em canais Prismáticos        17

2.5.3. Ressalto hidráulico        18

3. TIPOS DE ESCOAMENTO        19

3.1. Escoamento Turbulento        19

3.2. Escoamento Unidimensional        19

3.3 Escoamento bidimensional        20

3.4 Escoamento Rotacional        20

3.5 Escoamento Irrotacional        20

3. CONCLUSÃO        21

4. BIBLIOGRAFIA        22

OBJETIVO

O objetivo deste trabalho é pesquisar e entender o funcionamento de um escoamento gradualmente variado assim como sua importância nos estudos e pesquisas de um hidraulicista quando os parâmetros hidráulicos variam de maneira progressiva ao longo da corrente, o estudo de canais naturais, apesar de se utilizar das mesmas bases teóricas aprendidas em sala de aula, apresenta dificuldades extras devido às irregularidades quanto à forma e inclinação às grandes variações de rugosidade pela não homogeneidade superficial.

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Elementos do escoamento variado        11

Figura 2- Canal contra a declividade        14

Figura 3 - Composições da linha d'água        14

Figura 4 - Compensação Energética        15

Figura 5 - Mudança de declividade de fraca para forte        16

Figura 6 - Mudança brusca de declividade        17

Figura 7 - Ressalto Hidráulico        19

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LISTA DE EQUAÇÕES

Equação 1 - Energia disponível        10

Equação 2 – Equação trabalhada em relação a X        11

Equação 3 – Declividade – Linha de Energia        11

Equação 4 - Equação Combinada        12

Equação 5 - Equação do Escoamento Gradualmente Variado        12

Equação 6 - Equação de Chézy        13

Equação 7 - Decréscimo de Velocidade        15

Equação 8 - Aumento de Energia        15

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1. INTRODUÇÃO

Nas atividades de engenharia que envolvem o uso de recursos hídricos, normalmente se encontram canais abertos de diferentes formas e tamanhos. Como exemplos de canais abertos, podemos citar os escoamentos em rios e riachos, em canais de irrigação, esgotos domésticos e industriais, canais de águas pluviais, e canais de navegação. Fica evidente que o tamanho, a forma e a rugosidade das superfícies variam acentuadamente, porém o escoamento em todos os canais abertos são governados pelas mesmas leis gerais da Mecânica dos fluidos e Hidráulica de canais. Todo canal aberto tem seu fundo inclinado e o principal mecanismo de movimentação do fluido é causado pela ação da gravidade. A componente do peso paralela ao fundo do canal atua como força motriz e o atrito do fluído com as paredes do canal age como uma força resistente. O escoamento de água em canais normalmente é turbulento e os efeitos de tensão superficial podem ser desprezados. Um escoamento em regime permanente gradualmente variado em canais prismáticos são aqueles nos quais a elevação da superfície da água varia de forma suave e contínua ao longo do canal, podemos usar a elevação do nível a montante como exemplo em barragens e vertedores (comportas das barragens), e o escoamento produzido por um aumento súbito da inclinação do canal.

A velocidade se altera de acordo com a variação da inclinação do fundo do canal, assim a relação entre a superfície da água e da linha de energia não terão mais o mesmo valor como no escoamento uniforme.

2. DESENVOLVIMENTO TEÓRICO

2.1. Definição

Um escoamento em regime permanente gradualmente variado em um canal retangular onde no qual a elevação da superfície da água varia de forma suave e contínua ao longo do canal. Como exemplos pode-se citar a elevação do nível a montante de barragens e vertedores, e o escoamento produzido por um aumento súbito da inclinação do canal, assim a construção de uma barragem em canal de fraca declividade, por exemplo, interfere no tirante d’água criando uma sobre elevação do nível d’água que pode ser sentida a quilômetros da barragem.