RELATÓRIO DE AULA DE LABORATÓRIO
Por: liviadgp • 19/4/2018 • Relatório de pesquisa • 1.528 Palavras (7 Páginas) • 203 Visualizações
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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
- 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
INTRODUÇÃO
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.
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.
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:
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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:
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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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