Transição do Escoamento Turbulento para o Escoamento Fluvial

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Curso de Engenharia Civil

HIDRÁULICA

RESSALTO HIDRÁULICO

Cassio Helfer

Gabriela Severo

Guilherme Barbian

Júlia Kappaun

Santa Cruz do Sul, junho de 2015.

INTRODUÇÃO

        O ressalto hidráulico acontece quando ocorre a transição do escoamento turbulento para o escoamento fluvial em um canal aberto. O ressalto é aplicado como meio de mistura dos componentes de purificação da água, em estações de tratamento de água e esgotos, assim como na dispersão química e de poluentes, e no transporte de sedimentos em sistemas naturais. A localização e a formação do ressalto dependem de condições específicas do escoamento, como mudança de declividade, restrições no canal, entre outros. O ressalto é caracterizado pelo número de Froude na seção de entrada, utilizado para especificar se um ressalto é ondulado (1), fraco (1,7, oscilante (2,5 ou estacionário (4,5). As condições geométricas também influenciam o ressalto, como: inclinação do fundo, condições de controle, rugosidade do leito, etc. A localização do ressalto ao longo de um canal, dada às condições de entrada e saída dependem da dissipação de energia que ocorre no escoamento como um todo.

OBJETIVO

        

        Medir o ressalto hidráulico bem como visualizar a mudança nos regimes de escoamento.

MATERIAIS

• Bancada didática (canal de escoamento);
• Vertedor de parede espessa;

• Limnímetro.

PROCEDIMENTO

        

        Para conseguir os três regimes de escoamento no canal procede-se a instalação do vertedor de parede espessa, que provoca uma elevação do fundo do canal. A vazão estabelecida deve provocar um escoamento fluvial a montante do vertedor. A abertura de uma válvula de saída, aliado  se necessário a uma pequena inclinação, garante um escoamento torrencial à jusante. O escoamento fluvial a montante do vertedor encontra uma elevação do fundo do canal suficientemente grande para provocar um escoamento crítico sobre o vertedor.

        O procedimento deve-se realizar a medida dos níveis de água antes, sobre e depois do vertedor vai permitir avaliar o número de Froude para as três condições caracterizando os regimes de escoamento.

ANOTAÇÕES E CÁLCULOS

Cálculo da posição:

altura da água= 94,5 mm

altura da parede= 25 mm

h=(94,5−25)x5

h=34,75−106

h=71,25cm

Cálculo da vazão:

Q=1,71⋅L⋅H3/2

L= 100 mm ou 0,1 m

H=  111mm ou 0,111 m

Q=1,71⋅0,1⋅0,1113/2

Q=6,32x10−3m3/s

Nível da água:

ym1 = 43,75 mm ou 0,04375 m

ym2 = 70 mm ou 0,07 m

ym3 = 83,75 mm ou 0,08375 m

Cálculos número de Froude:

A(1)=0,1⋅0,04375                       A(2)=0,1⋅0,07                             A(3)=0,1⋅0,08375

A(1)=4,375x10−3m²                 A(2)=7x10−3m²                        A(3)=8,375x10−3m²

V(1)=6,32x10−34,375x10−3                    V(2)=6,32x10−37x10−3                           V(3)=6,32x10−38,375x10−3

V(1)=1,44m/s                           V(2)=0,90m/s                                V(3)=0,75m/s

Fr=1,449,8⋅0,04375                        Fr=0,909,8⋅0,07                            Fr=0,759,8⋅0,08375