EB601 - Hidráulica II - Atividade 2 - Grupo 12 docx

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
FACULDADE DE TECNOLOGIA
Engenharia Ambiental
EB601 – Hidráulica II
Atividade 2
2º Semestre
2021
Nome:Fabiola Silva Daniti. RA:196634
Nome: Pedro Maia Tavares de Almeida. RA:137289
Nome: Gabriela Russi de Oliveira. RA:197720
Professora: Laura Maria Canno Ferreira Fais Data da entrega:
01/11/2021
PARTE 1
Das afirmativas abaixo, escolha 2. Diga se é V ou F, e justifique sua resposta.
5. Escoamento com profundidade crítica ocorre quando a energia específica é máxima para uma
dada vazão? Justifique
Falso. De acordo com Porto (PORTO, 2006), o escoamento com profundidade crítica acontece
quando a energia específica é mínima para uma dada vazão. Neste caso o que de Froude é igual a 1,
correspondendo assim a um equilíbrio.
Figura 1 - Relação entre altura d’água e energia específica
Fonte: PORTO, 2006
De acordo com a Figura 1 acima, para o escoamento crítico há somente um valor possível de
escoamento e de lâmina d’água (Ec, yc). Para valores de E maiores que Ec, o escoamento não ocorre de
maneira uniforme, podendo existir um remanso na região, com alteração no nível d’água para a
compensação energética, mostrando que a alternativa é incorreta.
6. Quais são as condições necessárias para a formação de um ressalto e quais são as suas
características? Comente sobre a utilização do ressalto como dissipador de energia ou em estações
de tratamento de água/efluentes.
O ressalto hidráulico ou salto hidráulico é o fenômeno que ocorre na transição de um
escoamento torrencial (supercrítico) para um escoamento fluvial (subcrítico). Nesse trecho de
transição o escoamento é caracterizado por uma elevação brusca no nível d'água, numa distância
considerada curta, que acompanha uma instabilidade na superfície com ondulações, a entrada de ar
do ambiente e uma consequente perda de energia em forma de grande turbulência. O ressalto
ocupa uma posição fixa em um leito uniforme, desde que o regime seja permanente, e pode ser
considerado como uma onda estacionária. Este fenômeno local ocorre frequentemente nas
proximidades de uma comporta de regularização ou ao pé de um vertedor da barragem. O aspecto
físico do ressalto varia de acordo com o número de Froude em determinada seção. As diferentes
formas de um ressalto se diferem dependendo da elevação mais ou menos importante da superfície
da água. Abaixo são descritos os tipos de ressalto:
● No ressalto ondulado, a transição entre o escoamento torrencial e o fluvial ocorre de modo
gradual e as perdas de carga são essencialmente devidas ao atrito nas paredes e fundo;
● O ressalto fraco tem aspecto ondulado, mas com zonas de separação na superfície líquida, e
as perdas de carga são baixas.
● O ressalto oscilante já se apresenta sob seu aspecto típico. Este tipo de ressalto tem a
tendência de se deslocar para jusante, não guardando posição junto à fonte geradora.
● O ressalto estacionário possui uma dissipação de energia que varia entre 45% e 70% de
energia disponível montante.
● O ressalto forte, que é maior do que o estacionário em geral, não é utilizado nas construções
hidráulicas devido a efeitos colaterais sobre as estruturas de dissipação, como processos
abrasivos ou mesmo cavitação, neste tipo de salto o número de Froude (Fr1) é maior do que
9.
A Figura 2 mostra a faixa do número de Froude que corresponde a cada tipo de Ressalto Hidráulico.
Figura 2 - Tipos de Ressaltos Hidráulicos em função de Fr1 a montante
Fonte: PORTO, 2006
O ressalto é, principalmente, utilizado como dissipador de energia cinética, mas também
também pode ser encontrado na entrada de uma estação de tratamento de água, na calha Parshall,
sendo usado para promover uma boa mistura dos produtos químicos utilizados no processo de
purificação da água.
PARTE 2
X = ÚLTIMO NÚMERO DO RA
Y = PENÚLTIMO NÚMERO DO RA
Questão 1: Uma elevação de 1Y cm de altura em um canal retangular e horizontal cria um ressalto
hidráulico exatamente à sua montante e o padrão do escoamento é dado na figura. Desprezando as
perdas de carga, exceto no ressalto e sendo a altura d'água sobre o degrau y3 = 3X cm, determine os
valores de y1, y4 e
RESPOSTA:
Questão 2: Um escoamento permanente uniforme com altura d’água igual a 1,Ym, ocorre em um canal
retangular de 3,0m de largura com vazão de 8,X m3/s. Determine:
a. o tipo de escoamento;
b. a mínima altura de um degrau que pode ser colocado no fundo do canal, para não
haver alteração das condições de montante;
c. o que acontece a montante e a jusante do degrau, se a altura for maior que o valor
calculado no item anterior?
d. Sem o degrau, qual a largura máxima da contração na seção, para que as condições
de montante não sejam alteradas?
RESPOSTA A e B:
RESPOSTA C:
Sabendo que E1 = E2 + Δz, se a altura do degrau (Δz) aumenta, consequentemente a E2 diminuirá.
Com a diminuição de E2, a relação entre E2 e Altura Crítica 2 também diminuirá, evidenciado na tabela
abaixo, acrescendo 0,15m no valor inicial de Δz:
ALTURA MÁXIMA DO DEGRAU
Δz(m) E2(m) E2/Yc
0,492 1,446 1,500
0,642 1,296 1,344
0,792 1,146 1,188
0,942 0,996 1,033
Desta maneira, como valores abaixo de 1,500 da relação E2/Yc não são evidenciados pela curva
adimensional da energia específica para canais retangulares, alturas de degrau acima de 0,492m não
resultaria em movimento permanentemente uniforme tanto a montante quanto a jusante do canal.
Abaixo, encontra-se a curva adimensional da energia específica para canais retangulares com o valor de
1,500 na relação E2/Yc destacado em vermelho.
RESPOSTA D:
Questão 3: Um vertedor de uma barragem descarrega em um canal retangular, suficientemente
longo, uma vazão unitária de 3,X m3/s⋅m. O canal é revestido com concreto em condições regulares e
tem declividade de fundo I0 = 1,3Y⋅10-4m/m. Ocorrendo um ressalto hidráulico neste canal,
determine as alturas conjugadas (y1 e y2) e sua eficiência (η).
RESPOSTA:
REFERÊNCIAS
PORTO, R. de M. et al. Hidráulica básica. São Carlos: Eesc-USP, v. 4, 2006.