Energia - canais

UNIVALI - UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ

BIANCA PISTUNI SOLANHO

CAIO DOS SANTOS DE ALMEIDA

JUAN CARLO PIANECER

MAGDA MARCOS

RENAN EDUARDO CORDEIRO

ENSAIOS DE LABORATÓRIO

Mecânica dos Fluídos

Itajaí

2012

BIANCA SOLANHO

CAIO DOS SANTOS DE ALMEIDA

JUAN CARLO PIANECER

MAGDA MARCOS

RENAN EDUARDO CORDEIRO

ENSAIOS DE LABORATÓRIO

Mecânica dos Fluídos

Relatório requerido pelo professor da disciplina de Mecanica dos Fluídos , Sr. Msc. Júlio César Leão, sendo pré-requisito para a obtenção de nota parcial para a segunda média (M2) da turma 1 da disciplina de Mecânica dos Fluídos e Hidráulica do curso de Engenharia Civil.

Itajaí

2012

SUMÁRIO:

1. INTRODUÇÃO

No dia 16 de outubro de 2012 foi realizada uma aula prática em nosso Laboratório de Tecnologia em Engenharia Civil (LATEC). Nossa prática teve como objetivos analisar e visualizar comportamento de um fluido com algumas interferências.

Observamos como age o fluido com diferentes rugosidades na base do canal, calculou-se também, a velocidade de um liquido a partir de sua declividade de escoamento, e analisou-se como funciona um ressalto hidráulico, com uso de uma comporta.

Houve o reconhecimento dos equipamentos que iriam ser utilizados, e para ambos os experimentos usou-se a bancada de Canal Aberto, a partir disto realizamos os procedimentos e avaliou-se os dados.

1. Experimentos:

1. Rugosidade do canal

1. Fundamentação teórica:

Canais são estruturas hidráulicas onde o escoamento é caracterizado por uma superfície líquida sob pressão atmosférica. As formas dos canais são bastante variadas, desde seções transversais circulares a irregulares, como nos cursos d’água naturais. A rugosidade do leito dos canais pode ser determinada pela fórmula de Manning, desde que se conheçam: velocidade do escoamento, raio hidráulico e declividade do canal.

A classificação do escoamento em canais é realizada calculando-se o número de Reynolds (Re), que relaciona forças inerciais e viscosas. Podendo ser laminar ou turbulento.

Já a caracterização dos escoamentos quanto à energia da superfície livre é medida pelo número de Froude (Fr), que relaciona forças inerciais e gravitacionais. Quando Fr < 1, o regime é subcrítico ou fluvial, prevalecendo forças gravitacionais, ou seja, energia potencial > energia cinética, e quando Fr > 1, o regime é supercrítico ou torrencial, preponderando às forças inerciais, isto é, energia cinética > energia potencial, causando um escoamento rápido.

Este trabalho visou estudar a rugosidade em canal, com e sem leito de pedras. Foram realizados dois procedimentos, onde no primeiro o fundo se manteve liso (perfeito), e no segundo foi colocado um fundo rugoso. Realizamos as devidas análises, onde os resultados foram comparados.

1. Objetivo:

Determinar a rugosidade de um canal aberto de fundo liso, e a rugosidade para o canal com fundo contendo “pedras”.

1. Procedimento:

Utilizando a bancada de canal estreito, foram reguladas as declividades de 0,4% e 3%, o micro molinete passou a medir a partir de 0,4h. A máquina foi ligada, primeiramente na inclinação de 0,4%, e foi deixado a água entrar até determinado ponto. Em seguida foi medida a altura do nível da água, para obter-se o valor onde iríamos começar a medição com o uso do micro molinete (rotação).

Depois colocamos o micro molinete dentro da água, até a altura que havíamos determinado, sendo esse procedimento repetido algumas vezes. Com o auxílio da maquina com o contador de giros e o cronometro junto a ela, pode-se analisar os dados obtidos

Na segunda fase, fizemos o mesmo procedimento, mas com o fundo rugoso.

Adotando-se agora, as declividades de 1% e 3%.

Foi descontado 45mm de tubo, e 15mm de pedra.

Ao colocar o micro molinete na água, foi necessário somar a altura do fundo (rugoso) para não haver influência nos cálculos.

1. Tabela de dados:

Superfície	Inclinação	Tempo(s)	Rotações	Rotações/Seg	Velocidade(m/s)
Lisa	0,4%	14,75	241,75	16,39	0,091
3%	14,88	421,00	28,30	0,17
Rugosa	1%	14,83	512,25	34,55	0,21
3%	14,85	523,75	35,27	0,22

Superfície	Inclinação	Altura (m)	Altura média (m)
Lisa	0,4%	0,209	0,0836
3%	0,185	0,0741
Rugosa	1%	0,141	0,056
3%	0,157	0,063

1. Resultados:

Superfície	Inclinação	Raio hidráulico	Reinolts	Froud	Coeficiente de viscosidade
Lisa	0,4%	0,032	11,89x10³	0,064	0,070
3%	0,032	21,85x10³	0,126	0,10
Rugosa	1%	0,030	25,66x10³	0,179	0,046
3%	0,031	27,84x10³	0,177	0,078

1. Ressalto hidráulico

1. Procedimento Experimental

O ressalto hidráulico vem a ser o fenômeno, o qual se dá na transição de um escoamento torrencial ou supercrítico para um escoamento fluvial ou subcrítico. A principal característica deste escoamento é uma elevação repentina no nível da agua, em uma pequena distância, simultaneamente ocorre uma instabilidade na superfície com ondulações e entrada de ar do ambiente e por uma consequente perda de energia em forma de grande turbulência.