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CANAL ABERTO Apresentação 1. OBJETIVO Neste experimento, você poderá observar o comportamento da água quando está escoando em um canal aberto, verificando o tipo de escoamento, a influência de soleira de fundo, vertedouros de formas variadas e observar a influência da inclinação do canal na resposta do sistema. Você também irá utilizar os acessórios da bancada para calcular a vazão que está escoando pelo canal e alterar o tipo de escoamento. Ao final deste experimento, você deverá ser capaz de: identificar a influência da inclinação do canal no nível da água;• verificar a mudança do tipo de escoamento utilizando acessórios;• calcular a vazão que passa pelo canal utilizando vertedouros de diferentes tipos;• calcular a vazão que passa pelo canal utilizando uma soleira de fundo.• 2. ONDE UTILIZAR ESSES CONCEITOS? Temos um canal aberto quando existe um escoamento de um líquido com uma superfície aberta sujeita à pressão atmosférica. Esse tipo de escoamento é muito encontrado no dia a dia de um engenheiro. Podemos citar alguns exemplos como, canais de drenagem de água da chuva, rios, canaletas, calhas e pequenos cursos de água, de diversas naturezas. Nesses canais, é comum a necessidade do cálculo da vazão que está fluindo, para dimensionar as laterais do canal (taludes), prever o tipo de escoamento (turbulento ou laminar), e saber qual é o nível que o líquido irá atingir para uma determinada vazão, a fim de evitar transbordamentos, que podem causar acidentes com perdas. 3. O EXPERIMENTO Nesse experimento, você utilizará componentes da bancada didática para estudo do escoamento em canal aberto para simular um canal aberto e verificar o tipo de escoamento, verificar a influência da inclinação do canal no nível de água, utilizar uma soleira de fundo para alterar o comportamento do escoamento e calcular a vazão da água que está passando pelo canal. Para isso, será necessário o uso de uma bomba centrífuga para bombear a água do reservatório da bancada para o canal, a utilização de um macaco elétrico para inclinar o canal, um canal de acrílico transparente para o aluno visualizar o escoamento e os acessórios para realizar a prática. 4. SEGURANÇA O uso de equipamentos de proteção individual (EPIs) em laboratórios dos cursos de engenharia varia de ambiente para ambiente, de acordo com as características e riscos inerentes a cada atividade, levando em consideração os materiais e equipamentos utilizados. Nesta prática, recomenda-se o uso de sapatos fechados e cabelo preso. 5. CENÁRIO Todos os materiais necessários para esta prática, incluindo uma soleira de fundo e os vertedouros, já estão disponíveis na bancada didática para estudo do escoamento em canal aberto. Bons estudos. Sumário teórico Acesse o sumário: LABORATÓRIO DE ENGENHARIA CANAL ABERTO ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br CANAL ABERTO 1. BOMBA CENTRÍFUGA A bomba é um equipamento destinado a bombear um líquido em um sistema. Na bancada, você encontrará uma bomba centrífuga de 1,0 cv. Ela será utilizada para succionar a água do reservatório de água, tendo como recalque a tubulação que alimenta a calha, onde são realizados os experimentos de escoamento em canal aberto, sendo possível também controlar a vazão da bomba pelo potenciômetro que se encontra no painel. Figura 1 – Bomba centrífuga. LABORATÓRIO DE ENGENHARIA CANAL ABERTO ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br 2. ROTÂMETRO O rotâmetro é um medidor de vazão que indica diretamente a vazão do fluido que está passando na tubulação que está instalado. Este dispositivo é composto de um tubo de seção variável com uma graduação e uma parte móvel como uma esfera ou um flutuador, que é carregado para cima a medida que o fluido passa pelo medidor. Figura 2 – Rotâmetro. 3. MACACO ELÉTRICO O macaco elétrico é um equipamento utilizado para realizar o levantamento de uma carga até uma determinada altura. Na bancada para estudo do escoamento em canal aberto, este macaco é utilizado para erguer a parte superior da bancada (canal LABORATÓRIO DE ENGENHARIA CANAL ABERTO ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br de acrílico) para conseguir alterar a inclinação desta parte e assim realizar os estudos variando a inclinação do canal. Esta inclinação pode ser controlada através dos botões “sobe” e “desce” que estão localizados no painel de comando do equipamento. Figura 3 – Macaco elétrico. 4. PAINEL DE COMANDO O painel de comando elétrico é utilizado para realizar o controle da bomba centrífuga e o controle do macaco elétrico. Possui as funções liga/desliga para ligar e desligar a bomba, emergência para desenergizar a bancada no caso de uma emergência, controle de vazão para controlar a velocidade de rotação da bomba e, consequentemente, a sua vazão, e os botões de sobe e desce para elevar ou abaixar a posição do macaco. LABORATÓRIO DE ENGENHARIA CANAL ABERTO ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br Figura 4 – Painel de comando. 5. CALHA DE ACRÍLICO A calha que está na bancada é fabricada em acrílico cristal transparente para permitir a visualização do escoamento da água durante os experimentos. Esta calha possui um comprimento útil de 3 metros de superfície lisa, e nas extremidade possui um volume para amenizar as variações bruscas da vazão. Figura 5 – Calha de acrílico. LABORATÓRIO DE ENGENHARIA CANAL ABERTO ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br 6. VERTEDOUROS, SOLEIRAS E COMPORTA DE FUNDO Na bancada para estudo de canal aberto temos alguns acessórios, entre eles existem os vertedouros, que são barreiras que obstruem parcialmente a passagem do fluxo de água, permitindo a passagem apenas através de um furo, furo este que possui formatos variados. A bancada possui um vertedouro de furo central no formato circular, um no formato triangular, um no formato retangular e um no formato trapezoidal. Outro acessório que a bancada possui é uma barreira para o fluxo que permite a passagem da água pelo fundo do canal, acessório este chamado de comporta de fundo. Ela pode ter a sua altura ajustada para aumentar ou diminuir a abertura no fundo da bancada. Outro acessório é a soleira de fundo. É utilizada como um obstáculo no fundo do canal e pode ser colocada em várias posições, ao contrário dos vertedouros, que podem apenas ser colocados em um local específico. Figura 5 – Vertedouro, soleira e comporta de fundo. 7. NÚMERO DE FROUDE Em uma superfície livre, existe a possibilidade de distorções na superfície após uma perturbação. Algumas dessas perturbações formam ondas que se movem sobre a superfície livre da calha, sendo que o sentido de deslocamento e a “intensidade” que LABORATÓRIO DE ENGENHARIA CANAL ABERTO ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br as ondas se movem irão depender das características da calha e do tamanho da onda. Para descrever o comportamento da onda gerada em relação ao sentido do movimento do fluido podemos utilizar o número adimensional de Froude (Fr). O número de Froude pode ser interpretado como a razão entre forças de inércia e a força da gravidade. Fr = v gL Onde: v = velocidade do escolamento (m/s); g = gravidade (m/s2); L = comprimento característico (para canais retangulares é a profundidade) (m). No caso de um escoamento em canal aberto, o comprimento característico é a profundidade da água no canal. Com base no valor do número de Froude podemos caracterizar o escoamento como: Fr < 1- escoamento subcrítico, caracterizado por um escoamento lento; Fr = 1 - escoamento crítico, não apresenta a formação de ondas; Fr > 1 - escoamento supercrítico, escoamento rápido. Um efeito direto do número de Froude para o caso de uma perturbação na superfície da calha de escoamento, é que se a onda formada tiver velocidade c maior que a velocidade do fluido que está escoando na calha, ela se deslocará da esquerda para a direita como indicado na Figura 6, com velocidade V-c em relação a um observador estacionário (escoamento subcrítico). Para o caso em que V = 0, se deslocará no mesmo sentido com velocidade c. Já para o caso em que o fluido escoa com velocidades altas, V > c, a onda se deslocará no sentido contrário do fluido com LABORATÓRIO DE ENGENHARIA CANAL ABERTO ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br velocidade V-c (escoamento supercrítico). Há também o caso em que V = c e a onda é estacionária (escoamento crítico). Figura 6 – Número de Froude. 8. EQUAÇÃO DE MANNING A equação de Manning possibilita o cálculo da vazão do fluido que escoa pelo canal aberto em função da geometria da calha e da superfície de contato (calha/fluido): Q A = V = 1 n × Rh 2/3 × S0 1/2 Onde: n = coeficiente de Manning (função da superfície de contato) (s.m1/3); S0 = inclinação do fundo do canal (radianos); Rh = raio hidráulico do canal referente a área molhada (m); V = velocidade média (m/s); A = área molhada (m2); Q = vazão (m3). LABORATÓRIO DE ENGENHARIA CANAL ABERTO ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br Na tabela abaixo temos valores de alguns coeficientes de Manning (�) de acordo com o material: Tabela 1 – Coeficiente de Manning. 9. MEDIDORES DE VAZÃO POR VETEDOUROS Podemos determinar a vazão que está passando pelo canal utilizando vertedouros. Para cada geometria teremos uma equação diferente, entretanto, todas as equações são derivadas das equações de Manning e da equação de continuidade. O primeiro vertedouro é o de geometria triangular. Esses são os mais precisos para sistemas que estão operando com baixas vazões. A geometria mais empregada é a de triângulo isósceles com ângulos de 90°. LABORATÓRIO DE ENGENHARIA CANAL ABERTO ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br Figura 7 – Vertedouro triângular. Para calcular a vazão utilizando esse tipo vertedouro utilizaremos a equação de Thompson: Q = 1,4 (H)5/2 Onde: Q = vazão ( m3/s); H = altura do nível (m). O próximo tipo de vertedouro que analisaremos é o vertedouro de orifício circular, apesar de pouco utilizado ele possui a vantagem de não possuir dificuldades referente ao posicionamento. LABORATÓRIO DE ENGENHARIA CANAL ABERTO ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br Figura 8 – Vertedouro circular. A equação para determinar a vazão é: Q = 1,518 × (D)0,693 × (H)1,807 Onde: Q = vazão (m3/s); D = diâmetro (m); H = altura do nível (m). LABORATÓRIO DE ENGENHARIA CANAL ABERTO ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS MUNSON, B. R.; YOUNG, D. F.; OKIISHI, T H. Fundamentos da mecânica dos fluidos. Editora Blucjer – 1° Edição. São Paulo. 2004. ÇENGEL, Y. A; CIMBALA, J.M. Mecânica dos fluidos Fundamentos e aplicações. Editora Bookman – 3° Edição. São Paulo, 2015. Roteiro Acesse o roteiro: 1ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃOCEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE HIDRÁULICA CANAL ABERTO INSTRUÇÕES GERAIS 1. Neste experimento, você irá calcular a vazão e a profundidade pela equação de Manning. O objetivo da bancada é complementar a formação dos estudantes de engenharia no que tange a disciplina de mecânica dos fluidos. 2. Utilize a seção “Recomendações de Acesso” para melhor aproveitamento da experiência virtual e para respostas às perguntas frequentes a respeito do VirtuaLab. 3. Caso não saiba como manipular o Laboratório Virtual, utilize o “Tutorial VirtuaLab” presente neste Roteiro. 4. Caso já possua familiaridade com o Laboratório Virtual, você encontrará as instruções para realização desta prática na subseção “Procedimentos”. 5. Ao finalizar o experimento, responda aos questionamentos da seção “Avaliação de Resultados”. 2ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃOCEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE HIDRÁULICA CANAL ABERTO RECOMENDAÇÕES DE ACESSO PARA ACESSAR O VIRTUALAB 1. Caso utilize o Windows 10, dê preferência ao navegador Google Chrome; 2. Caso utilize o Windows 7, dê preferência ao navegador Mozilla Firefox; 3. Feche outros programas que podem sobrecarregar o seu computador; 4. Verifique se o seu navegador está atualizado; 5. Realize teste de velocidade da internet. Na página a seguir, apresentamos as duas principais dúvidas na utilização dos Laboratórios Virtuais. Caso elas não se apliquem ao seu problema, consulte a nossa seção de “Perguntas Frequentes”, disponível em: https://algetec.movidesk.com/kb/pt- br/ Neste mesmo link, você poderá usar o chat ou abrir um chamado para o contato com nossa central de suporte. Se preferir, utilize os QR CODEs para um contato direto por Whatsapp (8h às 18h) ou para direcionamento para a central de suporte. Conte conosco! ATENÇÃO: O LABORATÓRIO VIRTUAL DEVE SER ACESSADO POR COMPUTADOR. ELE NÃO DEVE SER ACESSADO POR CELULAR OU TABLET. O REQUISITO MÍNIMO PARA O SEU COMPUTADOR É UMAMEMÓRIA RAM DE 4 GB. SEU PRIMEIRO ACESSO SERÁ UM POUCO MAIS LENTO, POIS ALGUNS PLUGINS SÃO BUSCADOS NO SEU NAVEGADOR. A PARTIR DO SEGUNDO ACESSO, A VELOCIDADE DE ABERTURA DOS EXPERIMENTOS SERÁ MAIS RÁPIDA. 3ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃOCEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE HIDRÁULICA CANAL ABERTO PERGUNTAS FREQUENTES 1. O laboratório virtual está lento, o que devo fazer? a) No Google Chrome, clique em “Configurações” -> “Avançado” -> “Sistema” -> “Utilizar aceleração de hardware sempre que estiver disponível”. Habilite a opção e reinicie o navegador. b) Verifique as configurações do driver de vídeo ou equivalente. Na área de trabalho, clique com o botão direito do mouse. Escolha “Configurações gráficas” e procure pela configuração de performance. Escolha a opção de máximo desempenho. Obs.: Os atalhos e procedimentos podem variar de acordo com o driver de vídeo instalado na máquina. c) Feche outros aplicativos e abas que podem sobrecarregar o seu computador. d) Verifique o uso do disco no Gerenciador de Tarefas (Ctrl + Shift + Esc) -> “Detalhes”. Se estiver em 100%, feche outros aplicativos ou reinicie o computador. 4ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃOCEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE HIDRÁULICA CANAL ABERTO 2. O laboratório apresentou tela preta, como proceder? a) No Google Chrome, clique em “Configurações” -> “Avançado” -> “Sistema” -> “Utilizar aceleração de hardware sempre que estiver disponível”. Habilite a opção e reinicie o navegador. Caso persista, desative a opção e tente novamente. b) Verifique as configurações do driver de vídeo ou equivalente. Na área de trabalho, clique com o botão direito do mouse. Escolha “Configurações gráficas” e procure pela configuração de performance. Escolha a opção de máximo desempenho. Obs.: Os atalhos e procedimentos podem variar de acordo com o driver de vídeo instalado na máquina. c) Verifique se o navegador está atualizado. 5ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICASEM EDUCAÇÃOCEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE HIDRÁULICA CANAL ABERTO DESCRIÇÃO DO LABORATÓRIO MATERIAIS NECESSÁRIOS Bomba centrífuga de 1 CV; Calha de acrílico; Macaco elétrico; Manômetro de Bourdon; Quadro elétrico com inversor de frequência (alimentação 220V bifásico); Rotâmetro; Tanque de polipropileno (PP) 372 L; Válvula de esfera. PROCEDIMENTOS CÁLCULO DA VAZÃO PELA EQUAÇÃO DE MANNING 1. REALIZANDO MEDIDAS Ligue a bancada e meça a largura (b) e a altura (γ). Escolha uma inclinação (�� ) e uma vazão para o canal. 6ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃOCEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE HIDRÁULICA CANAL ABERTO 2. CALCULANDO A VAZÃO Considere o mesmo valor do coeficiente de Manning do vidro para o acrílico (0,01), calcule a vazão usando a fórmula do coeficiente de Manning (n = 1 V . (Rh) 2 3. (So)1/2), sendo n o coeficiente de Manning, So a inclinação do canal, V a velocidade e Rho raio hidráulico. Você pode checar o seu cálculo de vazão com a medida do rotâmetro. 3. CALCULANDO O COEFICIENTE DE REYNOLDS Calcule o coeficiente de Reynolds usando a fórmula ( �� = �.�.�ℎ � ), sendo �� o coeficiente de Reynolds, � a massa específica, �ℎ o raio hidráulico, � a viscosidade do fluido e V a velocidade do fluido que escoa no canal aberto. 4. PREENCHENDO A TABELA Preencha uma tabela com os seguintes valores dos dados: largura da calha (b), profundidade (H), área da seção (A), perímetro molhado (P), raio hidráulico (�ℎ ), coeficiente de Manning (n), vazão (Q), número de Reynolds (��), escoamento laminar ou turbulento, número de Froude e vazão medida pelo rotâmetro, e defina se o escoamento é crítico, subcrítico ou supercrítico. 5. AVALIANDO OS RESULTADOS Siga para a seção “Avaliação dos Resultados”, localizada nas páginas 08 e 09 deste roteiro, e responda de acordo com o que foi observado no experimento, associando também com os conhecimentos aprendidos sobre o tema. 7ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃOCEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE HIDRÁULICA CANAL ABERTO CÁLCULO DA PROFUNDIDADE PELA EQUAÇÃO DE MANNING 1. REALIZANDO MEDIDAS Utilize as medidas do experimento anterior para calcular a profundidade (H) da água na calha, dessa vez utilize a vazão indicada pelo rotâmetro. 2. CALCULANDO A PROFUNDIDADE Utilize a fórmula de Manning para calcular a profundidade da água na calha. 3. PREENCHENDO A TABELA Preencha uma tabela com os seguintes valores dos dados: largura da calha (b), vazão (Q), área da seção (A), perímetro molhado (P), raio hidráulico(�ℎ), coeficiente de Manning (n), profundidade (H), número de Reynolds(��), escoamento laminar ou turbulento, número de Froude e profundidade medida pelo limnímetro, e defina se o escoamento é crítico, subcrítico ou supercrítico. 4. AVALIANDO OS RESULTADOS Siga para a seção “Avaliação dos Resultados”, localizada nas páginas 08 e 09 deste roteiro, e responda de acordo com o que foi observado no experimento, associando também com os conhecimentos aprendidos sobre o tema. 8ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃOCEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE HIDRÁULICA CANAL ABERTO AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS 1. Quais as possíveis fontes de erro no cálculo da vazão? 2. Quais as possíveis fontes de erro no cálculo da profundidade? 3. Cite e diferencie os tipos de escoamento? 9ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃOCEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE HIDRÁULICA CANAL ABERTO 4. Preencha a tabela com os valores dos dados. Largura da Calha (�) Profundidade (�) Área da Seção (�) Perímetro Molhado (�) Raio Hidráulico (��) Coeficiente de Manning (�) Vazão (�) Número de Reynolds (��) Escoamento Laminar ou Turbulento? Número de Froude Crítico, Subcrítico ou Supercrítico? Tabela 1 – Valores observados na prática. 10ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃOCEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE HIDRÁULICA CANAL ABERTO TUTORIAL VIRTUALAB CÁLCULO DA VAZÃO PELA EQUAÇÃO DE MANNING 1. REALIZANDO MEDIDAS Visualize o painel de comando clicando com o botão esquerdo do mouse na câmera com o nome “Painel de Comando” localizada dentro do painel de visualização no canto superior esquerdo da tela. Se preferir, também pode ser utilizado o atalho do teclado “Alt+2”. 11ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃOCEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE HIDRÁULICA CANAL ABERTO Ligue a bancada clicando com o botão esquerdo sobre o botão com o nome “Liga”. Escolha uma inclinação clicando com o botão esquerdo sobre o botão com o nome “Sobe”. 12ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃOCEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE HIDRÁULICA CANAL ABERTO Visualize a bancada clicando com o botão esquerdo do mouse na câmera com o nome “Bancada” localizada dentro do painel de visualização no canto superior esquerdo da tela. Se preferir, também pode ser utilizado o atalho do teclado “Alt+1”. Meça a largura e a altura do canal passando o mouse sobre ele 13ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃOCEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE HIDRÁULICA CANAL ABERTO 2. CALCULANDO A VAZÃO Visualize o canal aberto clicando com o botão esquerdo do mouse na câmera com o nome “Canal aberto” ou através do atalho do teclado “Alt+7”. Calcule a altura da água no tanque clicando com o botão direito sobre a régua posicionada ao lado do canal. 14ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃOCEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE HIDRÁULICA CANAL ABERTO Com os dados obtidos, calcule a vazão usando a fórmula do coeficiente de Manning. Lembre-se que você pode conferir seu resultado comparando com a medida do rotâmetro. O acesso ao rotâmetro fica localizado na câmera com o nome “Rotâmetro” ou através do atalho “Alt+4”. 15ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃOCEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE HIDRÁULICA CANAL ABERTO 3. CALCULANDO O COEFICIENTE DE REYNOLDS Calcule o coeficiente de Reynolds usando os dados obtidos anteriormente. 4. PREENCHENDO A TABELA Preencha a tabela localizada na página 09 desse roteiro. 5. AVALIANDO RESULTADOS Siga para a seção “Avaliação dos Resultados”, localizada nas páginas 08 e 09 deste roteiro, e responda de acordo com o que foi observado no experimento, associando também com os conhecimentos aprendidos sobre o tema. 16ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃOCEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE HIDRÁULICA CANAL ABERTO CÁLCULO DA PROFUNDIDADE PELA EQUAÇÃO DE MANNING 1. REALIZANDO MEDIDAS Repita os procedimentos do passo 1 do experimento “Cálculo da vazão pela equação de Manning”. Dessa vez, utilize a vazão indicada pelo rotâmetro. 2. CALCULANDO A PROFUNDIDADE Repita os procedimentos do passo 2 do experimento “Cálculo da vazão pela equação de Manning”. Agora, calcule a profundidade utilizando a fórmula de Manning. Lembre- se que você pode conferir o resultado comparando com a medida da régua. 3. PREENCHENDO A TABELA Com os dados desse experimento, preencha a tabela localizada na página 09 desse roteiro. 17ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃOCEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE HIDRÁULICA CANAL ABERTO 4. AVALIANDO OS RESULTADOS Sigapara a seção “Avaliação dos Resultados”, localizada nas páginas 08 e 09 deste roteiro, e responda de acordo com o que foi observado no experimento, associando também com os conhecimentos aprendidos sobre o tema. Pré Teste 1) Em um canal de drenagem de água da chuva podemos ver o fluxo de água passando. Com respeito ao tipo de escoamento para esse tipo de canal, quais são os tipos de escoamento que podemos ter? A) Fluxo contínuo, fluxo transiente e fluxo paralelo. B) Escoamento subcrítico, escoamento crítico e supercrítico. C) Escoamento laminar, escoamento convectivo e escoamento paralelo. 2) Em um calha que passa água o escoamento pode ser Escoamento subcrítico, escoamento crítico e supercrítico. Qual o número adimensional que identifica esses escoamentos? A) Número de Froude. B) Número de Kelvin. C) Número de Mach. 3) Um canal é utilizado para transportar água, porém com o passar do tempo técnicos observaram que, devido à alta vazão da água, os taludes do canal estão sofrendo erosão. Quais são as medidas que podem ser adotadas para diminuir a erosão? A) Colocar obstáculos no fundo do canal para causar um ressalto hidráulico e assim alterar a velocidade da água. B) Estreitar o canal. C) Aumentar a altura do talude. 4) Em uma pequena central de tratamento de esgoto será construído um canal para escoar água. Nesse canal será necessário medir qual vazão está passando em determinado momento. Como poderá ser realizada essa medição? A) Utilizando um sensor de vazão a fio quente. B) Esse tipo de sensor é utilizado para medir vazões de ar em pequenos volumes. C) Utilizando um vertedouro. 5) Ao causar uma pequena perturbação na superfície da água de um canal, percebemos que uma onda se move no sentido oposto ao fluxo de água. Com isso, podemos concluir que: A) O escoamento é supercrítico. B) o escoamento é crítico. C) o escoamento é subcrítico. Experimento Acesse o laboratório Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Pós Teste 1) Utilizando a bancada com baixa vazão, e utilizando dois tipos de vertedouros, o vertedouro de furo triangular e outro de furo circular, qual irá apresentar maior precisão na medição de vazão? A) O vertedouro de furo triangular. B) O vertedouro de furo circular. C) Os dois possuem a mesma precisão na medição de vazão nessa situação. 2) Durante os experimentos na bancada didática para estudo em canal aberto, o aluno verificou que a altura do fluxo de água está em 150 mm. Sabendo que o raio hidráulico é igual a 0,0375 m, o coeficiente de Manning vale 0,01 s.m1/3 e a inclinação do canal é de 0,002 radianos, qual é a velocidade média que está passando pelo canal? A) Aproximadamente 0,5 m/s. B) Aproximadamente 1,5 m/s. C) Aproximadamente 2,6 m/s. 3) Durante o experimento na bancada didática para estudo em canal aberto, o aluno ajustou a vazão para o valor de 3 m3/h com uma altura do nível igual a 0,120 m. A base do canal tem 0,1 m e admitindo que o coeficiente de Manning para o canal seja 0,01 s.m1/3, qual é a inclinação do canal? A) A inclinação é aproximadamente 0,000041 radianos. B) A inclinação é aproximadamente 0,01 radianos. C) A inclinação é de aproximadamente 0,00005 radianos. 4) Durante a utilização da bancada didática para estudo em canal aberto o aluno ajustou a vazão para o valor de 8 m3/h e observou que o nível do canal foi de 180 mm. Neste caso o fluxo é crítico, subcrítico ou supercrítico? Obs.: adote g = 9,81 m/s e largura do canal igual a 0,1 m. A) O fluxo será crítico. B) O fluxo será supercrítico. C) O fluxo será subcrítico. 5) Durante a utilização da bancada didática para estudo em canal aberto, o aluno ajustou a vazão para o valor de 10 m3/h e observou que o nível do canal foi de 8 mm. Neste caso, o fluxo é crítico, subcrítico ou supercrítico? Obs.: adote g = 9,81 m/s e largura do canal igual a 0,1 m. A) O fluxo será crítico. B) O fluxo será subcrítico. C) O fluxo será supercrítico.