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Hidráulica e Hidrologia Aplicada- Experimento 3- Determinação do Coeficiente de Manning

Por:   •  10/5/2018  •  Ensaio  •  795 Palavras (4 Páginas)  •  538 Visualizações

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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

...

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