Relatório hidráulica

UNIVERSIDADE FEDERAL DA INTEGRAÇÃO LATINO-AMERICANA UNILA

INSTITUTO LATINO-AMERICANO

DE TECNOLOGIA INFRAESTRUTURA E TERRITÓRIO – ILATIT

ENGENHARIA CIVIL DE INFRAESTRUTURA

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RELATÓRIO 2:

CANAIS ABERTOS:

“Vazão em um vertedouro, calha Venturi, e escoamento sob uma eclusa”

Prof. Dr. GUSTAVO RONCEROS

CARLOS ANTONIO JARQUIN JARQUIN

                                                           MANOEL RAPHAEL VELEZ SALAZAR

                                                            MARIA  LUCILIA EMILIEN BEAUBRUN

                                                      VIVIAN NATHALY DIAZ ANTUNEZ

FOZ DO IGUAÇU

Julho, 2017

1. RESUMO

Este relatório tem como objetivo apresentar os procedimentos realizados na pratica intitulada Canais abertos: “Vazão em um vertedouro, calha Venturi, e escoamento sob uma eclusa”, realizada no dia 27 de junho de 2017 nas instalações do Laboratório de Engenharia do Parque Tecnológico Itaipu (PTI). O relatório se desenvolve iniciando por uma introdução teórica ao tema de escoamento em canais abertos, seguidamente descrevem-se os materiais usados nas práticas e os procedimentos realizados nos três experimentos. São detalhados os resultados obtidos fazendo-se uma discussão sobre os mesmos, finalmente é feita uma conclusão sobre a prática realizada.

1. INTRODUÇÃO

O fluxo em canais abertos é muito similar ao fluxo em condutos forçados. Estes se diferenciam porque o fluxo em tubulações depende da geometria do tubo, enquanto para canais abertos, o fluxo possui superfície livre que se ajusta dependendo das condições do fluxo. A superfície livre do fluxo esta submetida à pressão atmosférica e este é direcionado pela força da gravidade ao longo da declividade do canal (HOUGHTALEN et al, 2012).

Os tipos de fluxo em canais aberto são classificados de acordo com a variação da profundidade do fluxo em relação ao tempo e a cada seção do escoamento (CHOW, 1994). Em relação ao tempo os fluxos podem ser: permanente se a profundidade do fluxo não varia com o tempo ao longo do escoamento no canal e não permanente se a profundidade varia. Já em relação ao espaço o fluxo pode ser uniforme se a profundidade do fluxo não varia em cada seção do canal e variado se a profundidade varia.

O estado do fluxo em canais abertos depende basicamente do efeito da viscosidade (escoamento laminar ou turbulento) e da gravidade; considerando então a relação entre o número de Reynolds e as perdas de carga por atrito (pela equação de Darcy Weisbach). Para canais abertos o regime de escoamento classifica-se pelo número de Froude (Fr) que é uma constante adimensional que serve como parâmetro para o fluxo em canais abertos e depende da força de inercia e da força gravitacional. O escoamento é subcrítico ou tranquilo se Fr<1, crítico se Fr = 1, e supercrítico ou rápido se Fr > 1 (ÇENGEL & CIMBALA, 2006).

Para o estudo do fluxo em canais abertos são considerados os princípios de energia crítica, e pressão e de elevação potencial. Também são fatores importantes em problemas de canais abertos, os saltos hidráulicos que podem ocorrer naturalmente em canais abertos e estruturas construídas e a variação gradual do fluxo em que a profundidade crítica é avaliada na seção de controle do fluxo (HOUGHTALEN et al, 2012).

1. Objetivo geral da prática

Estudar o comportamento do fluxo de canais abertos a partir da observação da vazão em um vertedouro, numa calha de Venturi e o escoamento sob uma eclusa.

1. Objetivos específicos

• Estudar da variação de profundidade ao longo do canal para verificação do tipo de fluxo.
• Observar e leitura da vazão e do regime de escoamento.
• Verificar o comportamento do fluxo no canal sob condições de salto hidráulico.

1. MATERIAIS E PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

3.1. Materiais e equipamentos

Experimento 1

- Cronômetro

- Régua de aço

- Bancada de hidráulica Volumétrica:

Bancada constituída de um reservatório de fluido principal, um reservatório interno, uma bomba submersa, um sistema de medição de vazão e uma superfície de trabalho sobre o reservatório principal, dotada de pontos de acesso para montagem de acessórios para o desenvolvimento de diversos experimentos em hidráulica, sem a necessidade de reabastecimento de fluido.

Especificações técnicas:

•Dimensões: 1200 mm x 760 mm x 1100 mm;

•Capacidade do reservatório: 160 litros;

•Reservatório interno: 35 litros;

•Capacidade da bomba: 0 a 60 litros/minuto a 1,5 m altura;

•Alimentação elétrica: 110 VAC ou 220 VAC; e,

•Bancada, partes e peças feitas em plástico (materiais não corrosivos).

- Canal de escoamento de 2,5 metros:

O aparato consiste em um canal de escoamento de 2,5 metros, com varias comportas, barragens e blocos.

- Conjunto de medição de profundidade:

Equipamento utilizado para medir corretamente a profundidade.

        

- Blocos de comporta e de salto:

Existem vários tipos de blocos, a comporta em tambor cilíndrico, o bloco de salto quadrado, entre outros. O utilizado no primeiro experimento foi o bloco de barragem tipo Crump. Esses blocos são instalados no leito do canal de escoamento.

Experimento 2

Assim como no experimento 1, para o presente experimento também foram utilizados a bancada hidráulica volumétrica, o canal de escoamento de 2,5 metros e o conjunto de medição de profundidade, além disso o Venturi metálico o qual deve ser instalado no lado oposto do canal de escoamento, o qual não precisa ser fixado, a água os mantém na posição adequada.