Condutos Livres Ou Canais

CENTRO UNIVERSITÁRIO DE ANÁPOLIS – UniEVANGÉLICA

CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

HIDRÁULICA

CONDUTOS LIVRES OU CANAIS

Dyjeverson José de Araújo Castro

Agnaldo Antônio

Anápolis

Abril/2006

1. Condutos Livres ou Canais

Denominam-se condutos livres ou canais, os condutos onde o escoamento é caracterizado por apresentar uma superfície livre na qual reina a pressão atmosférica. Neste contexto, os cursos d’água naturais constituem o melhor exemplo de condutos livres. Além dos rios, funcionam como condutos livres os canais artificiais de irrigação e drenagem, os aquedutos abertos, e de um modo geral, as canalizações onde o líquido não preenche totalmente a seção do canal.

Os escoamentos em condutos livres diferem dos que ocorrem em condutos forçados porque o gradiente de pressão não é relevante. Nesses condutos, os escoamentos são mais complexos e com resolução mais sofisticada, pois as variáveis são interdependentes com variação no tempo e espaço.

Uma importante característica da hidráulica dos canais além da superfície livre, é a deformidade desta. Nos condutos livres, ao contrário do que ocorre nos forçados, a veia líquida tem liberdade de se modificar para que seja mantido o equilíbrio dinâmico. Dessa forma a deformidade da superfície livre dá origem a fenômenos desconhecidos nos condutos forçados, como o ressalto hidráulico, o remanso etc...

2. Forma Geométrica dos canais

Os canais são projetados usualmente em uma das quatro formas geométricas seguintes: Retangular, trapezoidal, triangular e semi-circular, sendo a forma trapezoidal a mais utilizada (Figura 1).

3. Elementos característicos da seção de um canal

Área (A) – é a seção plana do canal, normal a direção geral da corrente líquída;

Seção molhada (A) - parte da seção transversal que é ocupada pelo líquido (Tabela 1). Os elementos geométricos da seção molhada são:

- Profundidade (h) - altura do líquido acima do fundo do canal;

- Área molhada (Am): é a área da seção molhada;

- Perímetro molhado (P) - comprimento relativo ao contato do líquido com o conduto;

- Largura Superficial (B) - largura da superfície em contato com a atmosfera;

- Raio hidráulico (R) - relação entre a área molhada e perímetro molhado;

- Profundidade Hidráulica - relação entre a área molhada e a largura superficial.

4. Borda Livre do canal

Em canais abertos e fechados, deve-se prever uma folga de 20 a 30% de sua altura, acima do nível d’água máximo do projeto. Este acréscimo representa uma margem de segurança contra possíveis elevações do nível dá água acima do calculado, o que poderia causar trasbordamento.

5. Declividade recomenda para taludes de Canais

Para obter estabilidade das paredes laterais dos canais não revestidos, a declividade dos taludes deve ser determinada em função da estabilidade do material com o qual se construirá o canal. Na Tabela 2 estão relacionadas às declividades de taludes mais usuais

para canais não revestidos, de diversos materiais.

6. Velocidade da água nos canais

Nos canais o atrito entre a superfície livre e o ar e a resistência oferecida pelas paredes e pelo fundo originam diferenças de velocidades, tendo um valor mínimo, junto ao fundo do canal, e máximo, próximo à superfície livre da água.. Devido essa variação da velocidade com a profundidade, trabalha-se com a velocidade média.

Na Tabela 3 encontram-se os valores máximos recomendáveis da velocidade nos canais, os quais foram determinados em função da erodibilidade do canal. Entretanto, outro problema é a sedimentação nos canais. Nesse caso, são recomendados os seguintes valores mínimos para velocidade nos canais (Tabela 4).

7. Movimento