Perda De Carga

5. Escoamento em Canais abertos

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.1

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. 1

5.1. Escoamento Permanentes e Uniforme

Em condutos livres o escoamento pode ser classificado em diversos tipos e de várias maneiras. Entre eles:

- escoamento permanente: a vazão é constante;

- escoamento uniforme: velocidade média e profundidade constantes.2

5.2. Fórmulas da velocidade e vazão nos canais.

Em condições normais, ocorre nos canais um movimento uniforme, sendo a equação de continuidade:

Q=A*V

Onde:

Q = Vazão ( m3/s );

A = Área da seção molhada (m2);

V = Velocidade de escoamento ( m/s );

A área é determinada geometricamente e a velocidade pode ser medida no local ou, na maioria dos casos, determinada através de equações.

Há varias equações para o cálculo da velocidade média da água em um canal, porém as mais usadas são as de Chezy, Strickler e Manning.2

As equações de Strickler e Manning podem ser escritas da seguinte forma:

V=K*R^(2/3)*J^(1/2) (Strickler)

V=1/n*R^(2/3)*J^(1/2) (Manning)

Onde:

K = Coeficiente de rugosidade de Strickler;

R = Raio hidráulico ( m ) - R = A / P ( P = Perímetro molhado );

J = Declividade do fundo ( m/m ); e

n = Coeficiente de rugosidade de Manning.

Logo, combinando a equação da continuidade com a de a Strickler ou com a equação de Manning a solução é encontrada com a aplicação direta da equação:

Q=K*R^(2/3)*J^(1/2)*A

Q=A/n*R^(2/3)*J^(1/2)

2-http://professor.ucg.br/SiteDocente/admin/arquivosUpload/12170/material/CONDUTOS%20LIVRES.pdf

http://www.agro.ufg.br/up/68/o/3.1__Condutos_livres.pdf