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RESSALTO HIDRÁULICO Uberaba - MG Abril de 2022 1 É A PASSAGEM DO ESCOAMENTO TORRENCIAL PARA O FLUVIAL ATRAVÉS DE ELEVAÇÃO BRUSCA NO NÍVEL D’ÁGUA EM CURTA DISTÂNCIA. DEFINIÇÃO DEFINIÇÃO OCORREM INSTABILIDADES NA SUPERFÍCIE, RESPONSÁVEIS POR INCORPORAÇÃO DE AR AO ESCOAMENTO. OCORRE GRANDE DISSIPAÇÃO DE ENERGIA (PERDA DE CARGA) DEVIDO AOS “ROLOS”. DEFINIÇÃO DISSIPADOR DE ENERGIA A JUSANTE DE VERTEDORES DE BARRAGENS, E OUTROS LOCAIS DE GRANDE DECLIVIDADE AUMENTO DA LÂMINA D’ÁGUA. MISTURADOR DE SUBSTÂNCIAS. APLICAÇÕES ENERGIA ESPECÍFICA PARA CANAIS EM GERAL: PARA CANAIS RETANGULARES: PERDA DE CARGA NO RESSALTO (ENERGIA DISSIPADA) RELAÇÃO DA PERDA DE CARGA E DA CARGA A MONTANTE: EFICIÊNCIA DO RESSALTO NÚMERO DE FROUDE EM CANAIS RETANGULARES: NÚMERO DE FROUDE = - y2 e y1 são chamadas de alturas conjugadas do ressalto ALTURA DO RESSALTO CÁLCULO DAS ALTURAS CONJUGADAS DO RESSALTO (SOMENTE PARA CANAIS RETANGULARES) EQUAÇÃO DA QUANTIDADE DE MOVIMENTO: CÁLCULO DAS ALTURAS CONJUGADAS DO RESSALTO EQUAÇÃO DA QUANTIDADE DE MOVIMENTO: CÁLCULO DAS ALTURAS CONJUGADAS DO RESSALTO EQUAÇÃO DA QUANTIDADE DE MOVIMENTO: CÁLCULO DAS ALTURAS CONJUGADAS DO RESSALTO Força específica para canais não retangulares CÁLCULO DAS ALTURAS CONJUGADAS DO RESSALTO CÁLCULO DAS ALTURAS CONJUGADAS DO RESSALTO CÁLCULO DAS ALTURAS CONJUGADAS DO RESSALTO CURVA DA FORÇA ESPECÍFICA. CÁLCULO DAS ALTURAS CONJUGADAS DO RESSALTO EQUAÇÃO DA QUANTIDADE DE MOVIMENTO: CÁLCULO DAS ALTURAS CONJUGADAS DO RESSALTO CÁLCULO DAS ALTURAS CONJUGADAS DO RESSALTO ALTURAS CONJUGADAS DO RESSALTO CÁLCULO DAS ALTURAS CONJUGADAS DO RESSALTO 1 < Fr < 1,7 RESSALTO ONDULADO: - TRANSIÇÃO GRADUAL. - POUCO EFICIENTE NA DISSIPAÇÃO DE ENERGIA. - CONSIDERADO AS VEZES COMO UMA ONDA. - y1 PRÓXIMO AO yc. CLASSIFICAÇÃO DOS RESSALTOS (EM RELAÇÃO AO FROUDE A MONTANTE) 1,7 < Fr < 2,5 RESSALTO FRACO: - ASPECTO ONDULAR. - POUCO EFICIENTE NA DISSIPAÇÃO DE ENERGIA. - CONSIDERADO AS VEZES COMO UMA ONDA. - ZONA DE SEPARAÇÃO NA SUPERFÍCIE. - y1 PRÓXIMO AO yc. CLASSIFICAÇÃO DOS RESSALTOS (EM RELAÇÃO AO FROUDE A MONTANTE) 2,5 < Fr < 4,5 RESSALTO OSCILANTE: - ASPECTO TÍPICO (ROLOS, VÓRTICES). - TENDE A SE MOVER PELO CANAL. CLASSIFICAÇÃO DOS RESSALTOS (EM RELAÇÃO AO FROUDE A MONTANTE) 4,5 < Fr < 9,0 RESSALTO ESTACIONÁRIO: - UTILIZADO NAS OBRAS HIDRÁULICAS. - 45 A 70 % DE REMOÇÃO DE ENERGIA. CLASSIFICAÇÃO DOS RESSALTOS (EM RELAÇÃO AO FROUDE A MONTANTE) 9,0 < Fr RESSALTO FORTE: - EFEITOS COLATERAIS, ABRASÃO,CAVITAÇÃO, EROSÃO. CLASSIFICAÇÃO DOS RESSALTOS (EM RELAÇÃO AO FROUDE A MONTANTE) DO INÍCIO DO RESSALTO ATÉ O FIM DA TURBULÊNCIA: COMPRIMENTO DO RESSALTO COMPRIMENTO DO RESSALTO COMPRIMENTO DO RESSALTO (Lj) Lj ENTRE 5.y2 e 7.y2, GERALMENTE ADOTADO COMO 6 VEZES O TAMANHO DE y2. Lj=6,9(y2 – y1 ). Lj=8,5(y2 – y1 ), para Fr entre 4,9 e 9,3 (Marques, 1997). COMPRIMENTO DO RESSALTO (Lj) ALTURAS E VAZÃO ATRAVÉS DA SOLUÇÃO DA EQUAÇÃO DA FORÇA ESPECÍFICA. DEVE-SE CONHECER A PROFUNDIDADE DO CENTRÓIDE. CENTRÓIDE PARA CANAIS TRAPEZOIDAIS: RESSALTO EM CANAIS NÃO RETANGULARES CANAIS TRAPEZOIDAIS SIMÉTRICOS, SOLUÇÃO GRÁFICA PARA ALTURAS CONJUGADAS, FROUDE E O ADIMENSIONAL M: RESSALTO EM CANAIS NÃO RETANGULARES CANAIS TRAPEZOIDAIS SIMÉTRICOS, SOLUÇÃO GRÁFICA PARA ALTURAS CONJUGADAS, FROUDE E O ADIMENSIONAL M: RESSALTO EM CANAIS NÃO RETANGULARES CENTRÓIDE PARA CANAIS CIRCULARES: RESSALTO EM CANAIS NÃO RETANGULARES CANAIS CIRCULARES: ELEMENTOS GEOMÉTRICOS DE CANAIS 36 RESOLVENDO A EQUAÇÃO DA FORÇA ESPECÍFICA: RESSALTO EM CANAIS NÃO RETANGULARES RESOLVENDO A EQUAÇÃO DA FORÇA ESPECÍFICA: RESSALTO EM CANAIS NÃO RETANGULARES CANAIS CIRCULARES, SOLUÇÃO GRÁFICA PARA ALTURAS CONJUGADAS, y/D E O ADIMENSIONAL Q*: RESSALTO EM CANAIS NÃO RETANGULARES STURM, T. W. Open channel hydraulics. Boston: McGraw-Hill. 2001 CENTRÓIDE PARA CANAIS PARABÓLICOS: RESSALTO EM CANAIS NÃO RETANGULARES FORMULÁRIO EX 32: EM UM CANAL RETANGULAR NO QUAL ESTÁ OCORRENDO RESSALTO HIDRÁULICO, O NÚMERO DE FROUDE NA SEÇÃO TORRENCIAL É DE 5,0. SABENDO-SE QUE A ALTURA DO RESSALTO É DE 1,2 m, DETERMINE A VAZÃO ESPECÍFICA E A DISSIPAÇÃO DE ENERGIA. EX 33: EM UM CANAL RETANGULAR ESTÁ OCORRENDO UM RESSALTO HIDRÁULICO. NA IMPOSSIBILIDADE DE MEDIR AS ALTURAS y1 E y2, FORAM COLOCADOS DOIS TUBOS DE PITOT. PARA UM RESSALTO DE 0,5 m DE ALTURA, MEDIU-SE UMA DIFERENÇA DE 0,05 MCA ENTRE OS DOIS TUBOS DE PITOT. QUAL SERÁ O VALOR DAS ALTURAS CONJUGADAS E DA VAZÃO UNITÁRIA? EX 34: A ALTURA D’ÁGUA NO REGIME TORRENCIAL EM UM CANAL TRAPEZOIDAL COM LARGURA DE FUNDO IGUAL A 3,0 m, INCLINAÇÃO DE TALUDES 1V:1,5H E VAZÃO DE 20 m³/s, É DE 50 CENTÍMETROS. DETERMINE A ALTURA CONJUGADA NO REGIME FLUVIAL. EX 35: UM VERTEDOR DE UMA BARRAGEM DESCARREGA UMA VAZÃO UNITÁRIA DE 7 m³/s.m EM UMA BACIA DE DISSIPAÇÃO RETANGULAR DE MESMA LARGURA QUE O VERTEDOR. A FORMAÇÃO DE UM RESSALTO HIDRÁULICO DEVERÁ SER REALIZADA PELA COLOCAÇÃO DE UM DEGRAU NA EXTREMIDADE DA BACIA. ASSUMINDO QUE O ESCOMENTO SOBRE O DEGRAU SEJA CRÍTICO, DETERMINE A ALTURA REQUERIDA PARA QUE HAJA A FORMAÇÃO DO RESSALTO ANTES DA SOLEIRA. NÍVEL D’ÁGUA NA ENTRADA DO VERTEDOR = 650 m NÍVEL DO SOLO NA BACIA DE DISSIPAÇÃO = 644,20 m EX 36: UM CANAL RETANGULAR BEM LONGO DE 2,0 M DE LARGURA, COEFICIENTE DE MANNING DE 0,014, POSSUI UMA COMPORTA PLANA E VERTICAL DE MESMA LARGURA. AO SER ABERTA PARCIALMENTE ESSA COMPORTA, O ESCOAMENTO A MONTANTE APRESENTA-SE FLUVIAL, COM LÂMINA D´ÁGUA A MONTANTE DE 1,6 M, E A JUSANTE O ESCOAMENTO SERÁ TORRENCIAL COM LÂMINA D’ÁGUA DE 0,25 M. A UMA CERTA DISTÂNCIA DA COMPORTA, O ESCOAMENTO ASSUME UMA LÂMINA DE 0,45 M, E POSTERIORMENTE OCORRERÁ UM RESSALTO. SENDO A PERDA DE CARGA NA COMPORTA IGUAL A 15% DA ENERGIA DISPONÍVEL A MONTANTE, DETERMINE QUAL SERÁ A ALTURA DA LÂMINA D’ÁGUA APÓS O RESSALTO E, QUAL DEVE SER A DECLIVIDADE APÓS O RESSALTO PARA A MANUTENÇÃO DAS CONDIÇÕES CITADAS. Boa semana e bons estudos!! 47