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RELATÓRIO DE AULA DE LABORATÓRIO

Por:   •  19/4/2018  •  Relatório de pesquisa  •  1.528 Palavras (7 Páginas)  •  180 Visualizações

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[pic 2]

UNIVERSIDADE PAULISTA

INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA – ICET

ENGENHARIA CIVIL

CHÁCARA II

RELATÓRIO DE AULA DE LABORATÓRIO

EXPERIÊNCIA 1 – MEDIÇÃO DE NÍVEL D’ÁGUA COM LIMNÍMETRO E INFLUÊNCIA DA DECLIVIDADE DE FUNDO NA LINHA D’ÁGUA PARA ESCOAMENTO PERMANENTE E UNIFORME EM CANAIS

  1. SUMÁRIO

1.        INTRODUÇÃO        3

1.1.        Elementos Geométricos dos Canais        3

1.2.        Tipo de Escoamento        3

1.3.        Equações de Resistência para Escoamento Permanente e Uniforme        3

1.4.        Equações de Chézy-Manning        5

2.        OBJETIVOS        6

3.        MATERIAIS E MÉTODOS        6

4.        MEMÓRIA DE CÁLCULO (RESULTADOS)        7

5.        CONCLUSÃO        7

TABELAS E FIGURAS        8

        ANEXO.....................................................................................................................................11


  1. INTRODUÇÃO

  1. Elementos Geométricos dos Canais

Os canais, sejam prismáticos ou não prismáticos, dependem de parâmetros para descrever geometricamente a secção e também a declividade. Como elementos fundamentais podemos citar:

  • Área Molhada: A área da secção transversal do escoamento;
  • Perímetro molhado: Comprimento do perímetro da geometria da secção transversal do canal que têm contato direto com o fluido em escoamento;
  • Altura d’água: É a distância do ponto mais baixo da secção transversal do canal até a superfície livre do escoamento;
  • Raio Hidráulico: É a razão entre a Área Molhada e o Perímetro Molhado.
  • Declividade do fundo: Inclinação do canal de forma longitudinal.

  1. Tipo de Escoamento

  Os escoamentos existentes nos canais podem ser classificados como: Permanentes e não Permanentes. Para classificar esses dois tipos de escoamento, leva-se em consideração sua velocidade em função do tempo em um determinado ponto do escoamento (velocidade constante ou não constante) e a constância dos parâmetros hidráulicos em uma mesma secção transversal.

  Os escoamentos em regime permanente, ainda podem ser classificados como uniformes ou variados de acordo com sentido e o módulo da velocidade de escoamento e a constância das propriedades hidráulicas do escoamento e geométricas do canal.

 Os escoamentos em regime não permanentes são classificados também como uniformes e variados. Os escoamentos não permanentes e uniformes são extremamente raros de se encontrar, devido ao difícil controle e inconstância das propriedades hidráulicas do escoamento neste regime.

Normalmente, os escoamentos não permanentes são variados devido à geometria do canal em que estão submetidos e mudanças no módulo e sentido de velocidade de pontos paralelos no escoamento.

  1. Equações de Resistência para Escoamento Permanente e Uniforme

O escoamento permanente e uniforme é caracterizado pela sua constância nos padrões hidráulicos e possível a partir de um equilíbrio dinâmico entre, a componente da gravidade no sentido do escoamento e as reações resistivas que atuam no volume de controle ao longo do comprimento do canal “freando” o movimento. As forças resistivas aumentam ou diminuem de acordo com a velocidade média do escoamento.

As forças atuantes em um canal de escoamento permanente e uniforme são:

  • A componente da gravidade na direção do escoamento;
  • A energia cinética do volume de controle
  • As forças de pressão hidrostáticas
  • Tensão de cisalhamento nas paredes do fundo

Dessa forma, ao aplicarmos a 2ª Lei de Newton, temos a seguinte equação:

[pic 3]

Considerando que neste tipo de escoamento os níveis d’água são constantes (y = Cte) e F1 = F2, e ainda que, W = γ A L:

        [pic 4]  [pic 5][pic 6]

        Para ângulos menores que 6º (α < 6º), podemos dizer que:

[pic 7]

        

Logo, ao adotarmos esta consideração definimos que:

[pic 8]

Esta equação é a mesma utilizada para determinar a Tensão de cisalhamento nos condutos forçados, com diferença que, ao invés de utilizar o valor da perda de carga unitária, adota-se o valor da declividade de fundo do canal.

O Raio Hidráulico é um fator que é usado para levar em consideração as diferenças de formas entre seções de diferentes geometrias, portanto pode-se afirmar a igualdade entre as funções de tensão de cisalhamento nos condutos forçados e condutos livres.

[pic 9][pic 10]

        Desenvolvendo esta equação e adotando que, C = , forma-se a chamada “Fórmula de Chèzy:

[pic 11]

Esta formula é conhecida domo coeficiente de rugosidade de Chézy, utilizada em escoamentos de canais rugosos e denominados turbulentos.

Ao utilizar a equação da continuidade juntamente com a fórmula de Chézy, forma – se a equação fundamental do escoamento permanente e uniforme:

[pic 12]

  1. Equações de Chézy-Manning

“Pesquisar e escrever texto sobre a equação de Chezy-Maning, que relaciona os parâmetros cinéticos do escoamento com os geométricos dos canais.

Sugestão de leitura: PORTO, R.M. (2006). Hidráulica Básica, Cap. 8, p.243-244”

Existem diversas fórmulas empíricas para se calcular a incógnita c de Chézy, que o relaciona com o raio hidráulico da secção. Uma associação simplória e muito empregada nos dias atuais foi proposta por Manning em 1889, através de diversas análises e resultados experimentais obtidos pelo próprio cientista e diversos outros. A associação era:

...

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