HIDRÁULICA APLICADA - AULA 4

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introdução
Introdução
HIDRÁULICA APLICADAHIDRÁULICA APLICADA
ORIFÍCIOS, VERTEDORES EORIFÍCIOS, VERTEDORES E
CANAISCANAIS
Autor: Prof. José Antônio Colvara de Ol iveira
Revisor: Rosalvo Miranda
INICIAR
Dentro do estudo da Hidráulica, um capítulo importante é dedicado ao conhecimento sobre
orifícios, aos vertedores e à condução da água por rios e canais. O comportamento da água
ao passar por pequenas aberturas requer um tratamento matemático especial e é utilizado,
por exemplo, na ligação entre reservatórios, na indústria petrolífera, entre outros. Já o estudo
dos vertedores, decorre do próprio conceito de orifício, considerado sem a parte superior,
sendo utilizado para medir vazões ou para levantar o nível da água em barragens.
Complementaremos a unidade com o estudo dos canais, que se difere do �uxo em
tubulações sob pressão por possuir sempre uma superfície aberta à atmosfera e é utilizado
na navegação, na drenagem de águas super�ciais e na agricultura.
Orifícios são aberturas na estrutura das paredes de tanques, normalmente utilizadas em
reservatórios. Uma contração da veia líquida ocorre quando da passagem da água pelo
orifício. Por esse motivo, utiliza-se na fórmula para vazão, um coe�ciente Cd, chamado
coe�ciente de descarga, normalmente valendo 0,61. Assim, a fórmula da vazão em pequenos
orifícios é:
Q = Cd × A × √2 × g × h (eq. 1.1)
Onde:
Q = vazão (m³/s);
Cd = coe�ciente de descarga = 0,61 (adimensional);
A = área do orifício (m³);
g = aceleração da gravidade (m/s³);
h = altura d'água acima do centro do orifício.
Esta fórmula é válida para orifícios pequenos (diâmetro menor que 1/10 de h), em paredes
esbeltas (espessura da parede menor que 1,5 vezes o diâmetro do orifício). Deve ser
considerado, também, o detalhe que, em orifícios pequenos, considera-se que a velocidade
em toda a sua dimensão seja a mesma.
Para que a vazão não seja alterada, o orifício deve estar afastado das paredes laterais e do
fundo, no mínimo, duas vezes a sua menor dimensão.
OrifíciosOrifícios
Um exemplo seria um projeto de reservatório para água, desejando que a vazão de descarga
seja de 3 L/s, através de um orifício circular cujo centro situa-se 2,5 m abaixo da superfície da
água. Essa vazão será fornecida através de um canal que irá despejar água de maneira
constante no reservatório. Que diâmetro deverá ter esse orifício para que, na vazão máxima
dada, não ocorra transbordamento nem esvaziamento do reservatório?
A resolução para isso consiste em um caso que a vazão do orifício deverá ser igual à vazão de
descarga. O diâmetro será calculado após saber a área do orifício.
Q = Cd × A × √2 × g × h
(3 /1000) = 0, 61 × A × √2 × 9, 81 × 2, 5
A= 0,000702 m²
Como A =
πD2
4 , �camos com D= 0,03 m ou 30 mm .
Ori�ícios Interligando Reservatórios -
Ori�ícios Afogados
Para orifícios afogados, normalmente encontrados quando fazem a conexão entre dois
reservatórios, a fórmula utilizada é a mesma vista acima. A peculiaridade é que a altura h
deve ser obtida através da diferença de alturas à montante e à jusante do orifício.
Q = Cd × A × √2 × g ×(h1 − h2)
Esse estudo e toda a sua derivação é frequentemente utilizado em toda a indústria que
produz líquidos e, de alguma maneira, armazena-os, com a consequente necessidade de
Figura 4.1 - Orifício Afogado, ligando dois reservatórios
Fonte: Elaborada pelo autor.
transferência reservatórios.
Ori�ícios de Grandes Dimensões
Para orifícios em que o diâmetro seja maior que 1/10 da altura d'água, já não se pode
considerar como possuindo velocidade igual em toda sua extensão vertical.
Figura 4.2 - Orifícios de grandes dimensões
Fonte: Elaborada pelo autor.
Nesses casos, utiliza-se a fórmula:
Q =
2
3
Cd × A × √2 × g ×
h3 / 22 − h
3 / 2
2
h2 − h1
Ori�ícios com Contração Incompleta do Jato
Nos casos em que os orifícios encontram-se próximos ou juntos às paredes do tanque ou ao
fundo, o jato sofre alterações em sua contração, e a fórmula para o cálculo deve levar em
consideração uma correção no coe�ciente de descarga, agora chamado de Cd’. Essa correção
passa a ter a con�guração:
Cd’ = (1+0,15K) x Cd, para orifício retangulares, e
Cd’ = (1+0,13K) x Cd, para orifício circulares.
Para orifícios retangulares: K é dado pelo quociente entre soma dos lados em que há
modi�cação na contração e o perímetro total do orifício.
Para orifícios circulares: K = 0,25 para orifícios que se encontram junto a uma parede lateral
ou junto ao fundo e K = 0,50 para orifícios junto ao fundo e a uma parede lateral.
Um exemplo seria a construção de um reservatório que, para seu extravasamento, terá um
orifício retangular, medindo 0,05 m de altura por 0,157 m de largura. O orifício será instalado
junto ao fundo e afastado das duas paredes laterais. Considere que a altura de água acima
do centro do orifício é de 2,5 m. Calcule a vazão que irá �uir através do mesmo.
A resolução para esse caso seria um orifício que está junto ao fundo, havendo modi�cação
da contração. Portanto, calculamo-no K =
0 , 1157
0 , 05 + 0157 + 0 , 5 = 0, 611. Como se trata de orifício
retangular:
Cd’ = Cd (1+0,15K) = 0,61 (1+0,15x0,611)=0,666.
Calculando a vazão temos: Q = C′d × A × √2 × g × h
Q = 0, 666 × (0, 05 × 0, 157) × √2 × 9, 81 × 2, 5
Que resulta em Q = 0,037 m³/s.
Tempo de Esvaziamento de Reservatórios
Um cálculo frequentemente necessário na área de reservatórios é o do tempo necessário
para esvaziar. Isso normalmente é calculado quando do dimensionamento da estrutura e,
sendo �xado o tempo, calcula-se a área necessária do orifício para realizar o esvaziamento
naquele tempo ou vice-versa, ou seja, um reservatório com determinado orifício, quanto
tempo levará para ser esvaziado.
A fórmula para ambos os cálculos refere-se ao tempo para o nível diminuir sua altura, sendo
zero quando completamente esvaziado.
t =
2AR
Cd Ao √2g(h
1
21 − h
1
22)
Onde:
t = tempo para o esvaziamento (s);
AR = Área da superfície do reservatório (m²);
Cd = coe�ciente de descarga;
Ao = área do orifício (m²);
h1 = nível superior (m);
h2 = nível inferior (m); (será zero quando vazio)
praticar
Vamos Praticar
Está sendo construído um reservatório de água, medindo 2 m x 4 m de seção e 3 m de altura. Para
�ns de esvaziamento e manutenção, no fundo, será disponibilizado um orifício em uma das paredes.
Esse orifício será circular, com um diâmetro de 150 mm. Qual o tempo para esvaziamento do
reservatório assim formado?
Assinale a alternativa correta.
a) 5 min.
b) 9 min.
c) 15 min.
d) 25 min.
e) 45 min.
Vertedores são paredes, obstáculos ou diques interpostos a uma corrente. A �nalidade pode
ser simplesmente para elevar a água e se ter um manancial para aproveitamento hídrico ou
ser parte de uma hidrelétrica por onde a água em excesso escoa. Os vertedores também são
utilizados para medir vazão.
Nomenclatura e Classi�icação
As principais partes de um vertedor, conforme mostrado na Figura 4.3, são:
Figura 4.3 - Vertedor
Fonte: Elaborada pelo autor.
Crista ou soleira: parte superior da parede do vertedor. Local por onde a água irá
passar.
VertedoresVertedores
Carga H: altura de água. Observe que, quando a água se aproxima da soleira, o
nível sofre uma diminuição, tal como ocorre nos orifícios a contração da veia. Por
isso, recomenda-se sua medida a certa distância do vertedor, normalmente uma
distância superior à 10 H.
Altura da soleira (p).
No caso da �gura, temos um vertedor com duas contrações laterais. Podemos ter vertedores
com uma contração lateral ou sem contrações laterais.
Os vertedores também se classi�cam como de parede espessa ou delgada, conforme a
superfície de contato com a lâmina d'água. Os primeiros são aqueles cuja espessura supera
0,66 H. Os de parede delgada possuem chanfro na parte superior ou espessura menor do
que a altura d'água acima da soleira.
Fórmulas Práticas
As fórmulas para os parâmetros hidráulicos dos vertedores derivam dos orifícios, sem a
parte de cima.
Francis: Q = 1,838 x L x H3 / 2 Indicada parap
H > 3, 5
Sociedade Suíça dos Engenheiros e arquitetos:
Q =(1, 816 + 1 , 8161000H+ 1 , 6)[1 + 0, 5( HH+ p)2] × L × H3 / 2
Indicada para p > 0,3 m; P > H e 0,10 m < H < 2,0 m
Bazin: Q =(0, 405 + 0 , 003H[1 + 0, 55( HH+ p)2])L√2g H3 / 2
Indicada para 0,08 m < H < 0,50 m e 0,20 m < P < 2,0 m
Francis com velocidade:
Q = 1, 838[(H + v22g)3 / 2 −(v22g)3 / 2]
Indicada para:
Quando a velocidade de chegada da água é elevada.
Quando se requer grande precisão.
Seção do canal de acesso > 6 vezes área de escoamento no vertedor.
Q = vazão (m³/s).
H = altura d'água acima da soleira (m).
p = altura da soleira (m).
L = largura da soleira (m).
Contrações Laterais
As contrações laterais podem ter seu efeito desprezado se adotado o vertedor de inclinação
de 1:4 nos taludes. O vertedor assim construído é chamado de Vertedor Trapezoidal de
Cipolletti.
Figura 4.4 - Vertedor trapezoidal de cipolletti
Fonte: Elaborada pelo autor.
Com a adoção do vertedor de Cipolletti, evita-se cálculos de redução da in�uência das
contrações laterais e se tem resultados mais imediatos, lembrando que essa estratégia só
tem validade para os vertedores trapezoidais com talude 1:4.
Vertedor Triangular
Os vertedores triangulares normalmente são utilizados para medidas de maior precisão. São
indicados para pequenas vazões. Um exemplo de utilização é nos pequenos córregos em
lavouras. O material mais utilizado é constituído de chapas metálicas ou estruturas de
policarbonato. O mais empregado tem a forma de um triângulo isósceles, com ângulo de
90°.
Fórmula de Thompson: Q = 1,4 x H5 / 2, onde Q = vazão (m³/s) e H = carga (m).
Figura 4.5 - Vertedor triangular, à 90°
Fonte: Elaborada pelo autor.
O vertedor triangular, devido à sua maior precisão e por ser indicado para pequenas vazões,
é utilizado também em laboratórios técnicos para testes em escala de vazões de projetos.
Vertedor Circular
Constituído de um orifício circular numa parede cega.
Fórmula: Q = 1,518 x D0 , 693 x H1 , 807
Onde:
Q = vazão (m³/s);
D = diâmetro do vertedor (m);
H = altura d'água sobre a soleira (m).
Figura 4.6 - Vertedor circular
Fonte: Elaborada pelo autor.
O vertedor circular, apesar da facilidade de construção, não tem sua utilização de forma
muito frequente nas estruturas hidráulicas, uma vez que outros vertedores oferecem um
resultado mais preciso e mais rápido.
Vertedor de Parede Espessa
Considere-se vertedor de parede espessa com e > 0,66 H, ou seja, quando a veia aderente
forme �letes paralelos em seu percurso sobre a parede.
Fórmula de Bélanger: Q = 1,71 x L x H3/2
Onde:
Q = vazão (m³/s);
L = largura da soleira (m);
H = altura d'água acima da soleira (m).
praticar
Vamos Praticar
Devido à sua facilidade de construção e principalmente a facilidade de instalação, um vertedor
retangular, sem contrações, foi instalado perto de um córrego, numa propriedade rural. A água
subiu e, quando estabilizou, jorrava sobre o vertedor a uma altura de 5 cm sobre a crista, sendo essa
medida tomada a 30 cm distantes da instalação. A largura do vertedor é de 2 m, sua altura é 20 cm.
Calcule a vazão que o mesmo está medindo.
Assinale a alternativa correta.
a) 25 L/s.
b) 30 L/s.
c) 41 L/s.
d) 58 L/s.
e) 64 L/s.
O estudo que agora iniciamos tem seu fundamento no trânsito da água por situações que
envolvem o conhecimento de sua velocidade, da permanência das medidas geométricas das
seções por onde escoa e da quantidade de água que entra e da que sai ao longo de
determinado trecho.
Escoamento permanente: é assim denominado aquele em que, em determinada seção
transversal, a velocidade não se altera.
Escoamento permanente uniforme: quando a velocidade não varia ao longo de determinado
trecho.
Escoamento permanente variado: quando há variação da velocidade ao longo de um trecho.
Escoamento Permanente Uniforme
Dentro do escoamento permanente uniforme, iremos nos deter mais atentamente para
alguns detalhes, como a distribuição da velocidade numa determinada seção transversal e
alguns parâmetros hidráulicos dos canais.
Variação da Velocidade
Ao longo de uma seção transversal, a velocidade se altera em função principal do efeito do
atrito contra as margens. Isso provoca que as velocidades aumentem à medida que se
aproximam das margens e do leito, sendo máxima nas regiões mais distantes dessas
superfícies.
EscoamentoEscoamento
Permanente: UniformePermanente: Uniforme
e Variadoe Variado
Ao longo da seção longitudinal, pela mesma razão exposta acima, as velocidades são
maiores e mais próximas à superfície (mas não na superfície).
Raio Hidráulico de uma Seção Transversal
Denomina-se raio hidráulico de uma seção transversal a relação entre a área molhada e o
perímetro molhado.
Chama-se área molhada a área útil de escoamento que pode diferir da área da seção de
escoamento.
Perímetro molhado é o contorno, o comprimento total, na seção, das partes tocadas pela
água. Não se inclui nesta soma a superfície livre.
Para canais circulares, conforme Netto (2015) a área molhada é calculada por:
Am = 0, 125D
2(θ − sin θ) (eq. 1.2)
E o perímetro molhado: Pm = 0, 5xDxθ (eq. 1.3)
Onde:
Am = área molhada (m2);
Pm = perímetro molhado (m);
θ = ângulo, ver �gura (rad); = 2 arcos (1 - 2h/D)           (eq. 1.4);
sen θ = ângulo (graus);
B = D x sen (θ/2).
Um detalhe importante: quando θ está sozinho, utilizam-se radianos. Quando em uma função
(sen, cos), utilizam-se graus. Outro detalhe: para converter graus para radianos, multiplica-se
por ( 3,14 /180).
Figura 4.7 Canal de seção circular
Fonte: Elaborada pelo autor.
Para canais trapezoidais:
Am = b × h + 0, 5h(x1 + x2) (eq. 1.5)
Pm = b + Le + Ld (eq. 1.6)
Para x1 = h(tan α)
− 1 e x2 = h(tan β)
− 1
Onde:
Am = área molhada (m²);
Pm = perímetro molhado (m);
b; h; h; Le;Ld; α; β = (ver �gura) (m).
Figura 4.8 - Canal trapezoidal
Fonte: Adaptada de Netto (2015).
Dentro deste subtítulo, iremos abordar o importante tema do ressalto hidráulico, sendo que,
para tanto, precisamos antes conhecer alguns detalhes como a carga especí�ca e a
profundidade crítica.
Energia Especí�ica (Ee) ou Carga Especí�ica
Chama-se energia especí�ca a carga (energia) total do líquido, medida a partir do leito do
canal He =
V2
2g + h (eq. 1.7)
Figura 4.9 - Linha de energia especí�ca
Fonte: Elaborada pelo autor.
A carga especí�ca mínima ocorre quando o número de Froude
(Fr = V x (g x hc)0 , 5 (eq. 1.8) iguala-se à unidade.
Número de Froude
O número de Froude é um adimensional que é utilizado em diversas situações na física e, em
nosso caso, dentro de alguns processos da hidráulica. Uma dessas situações é no auxílio a
determinadas quali�cações para o ressalto hidráulico que, a seguir, iremos estudar.
O número de Froude se constitui na equação Fr =
V
√g× hc
.
Conforme esse valor varia, num canal, calculado com os dados de montante de um
obstáculo, podemos ter uma previsão do comportamento da água à jusante, conforme a
seguinte tabela:
Froude Descrição do ressalto hidráulico Dissipação
Fr < 1,0
Impossível, porque viola a 2a lei da
termodinâmica.
1,0 < Fr < 1,7
Ressalto ondulante ou com ondas
estacionárias, de comprimento em
torno de 4h .
menos de 5%
1,7 < Fr < 2,5
Ressalto fraco. Elevação suave da
superfície com pequenos redemoinhos.
de 5% a 15%
2,5 < Fr < 4,5
Ressalto oscilante ; instável. cada
pulsação irregular cria uma grande
onda que pode viajar à jusante por
quilômetros, dani�cando margens,
aterros e outras estruturas. Não
recomendado para condições de
projeto.
de 15% a 45%
4,5 < Fr < 9,0
Ressalto permanente ; estável, bem
balanceado. É o de melhor desempenho
e ação, insensível às condições à
jusante. Melhor faixa de projeto.
de 45% a 70%
Tabela 4.1 - Classi�cação dos ressaltos segundo o número de froude
Fonte: Adaptada de White (2011).
Em função do Número de Froude, iremos decidir sobre que fórmula utilizar para o
dimensionamento dos canais ou mesmo que tipo de movimento irá ocorrer com a água
�uindo por entre a estruturaa ser construída.
Profundidade Crítica (hc)
Chama-se de profundidade crítica aquela para a qual o termo 
V2
2g + h for mínimo.
Para canais retangulares:
hc = 0, 47 + Q
2 / 3 (eq. 1.9)
O conhecimento do ponto de localização da profundidade crítica é importante na medida em
que desejamos a região em que ocorre a maior vazão quando dispomos de uma carga
especí�ca. Nesse ponto, teremos o número de Froude igual a 1.
2 
Considerando que a carga especí�ca pode ser traduzida por
He = h +
V2
2g
Substituindo a velocidade pelo seu valor de Q:
He = h +
Q2
A2m2g
Reescrevendo em termos de vazão:
Q = Am ×[2h(He − h)]0 , 5
A qual se anula para h = He e para Am = 0.
Ressalto Hidráulico
Chama-se de ressalto hidráulico a mudança no comportamento da água, através da
passagem de uma profundidade menor que a crítica para outro maior que a crítica, o que
ocorre devido ao retardamento do escoamento em determinadas situações. A consequência
prática e visível disto é uma sob-relevação brusca da superfície líquida.
Este fenômeno, segundo Netto (2015), pode ocorrer de duas formas:
a) Através de grande turbilhonamento, com aeração do líquido.
b) Sem remoinho, apesar de agitação na superfície.
A primeira delas é utilizada nas estações de tratamento de água, pois se constitui numa
maneira econômica e prática de agitar a água após se adicionar o coagulante.
Pelo menos duas situações são necessárias para a ocorrência do ressalto hidráulico: uma, já
mencionada acima, que haja uma passagem de profundidade menor que a crítica para outra
maior que a crítica, e outra que a profundidade de montante seja inferior à crítica.
saibamais
Saiba mais
O conteúdo que acabamos de ver sobre canais e suas
propriedades pode ser observado no gigantesco
modelo do delta do Mississipi, construído pela
Universidade de Louisiana. A maquete tem mil metros
quadrados e 20 projetores de alta-de�nição que
permitem observar o que ocorre quando o
comportamento da água passa a absorver além do que
as margens do rio permitem.
Fonte: Engenheiros… (2018).
Veremos a seguir alguns parâmetros importantes no tratamento e dimensionamento dos
ressaltos hidráulicos. Consideremos a Figura seguinte.
Figura 4.10 - Ressalto hidráulico
Fonte: Elaborada pelo autor.
Alturas conjugadas h1 e h2:
h2 = −
h1
2
+(2V21 × h1g + h214)0 , 5 (eq. 1.10)
Ou também:
2h2
h1
= − 1 +(1 + 8Fr21)0 , 5 (eq. 1.11)
Conhecidos h1 e h2, podemos estabelecer a seguinte relação:
V2 = V1
h1
h2
 (eq. 1.12)
A perda de carga (de energia) por dissipação, através do ressalto, será:
ΔE =
(h2 − h1)3
4h1h2
 (eq. 1.13)
A energia dissipada no ressalto será a relação entre a energia antes do ressalto (eq. 1.7) e a
perda de carga após passar pelo ressalto (eq. 1.13), ou seja:
Edissip =
hp
E1
× 100 %   (eq. 1.14)
Alguns detalhes adicionais são necessários, vistos que se trata de termos muitas vezes
utilizados na resolução de problemas desse tema especí�co. São eles:
vazão especí�ca: é a vazão numa determinada seção do canal, que é dada pela
relação entre a vazão e a largura da seção transversal:
q =
Q
b (eq. 1.15)
À partir dessa equação, também podemos obter a velocidade nessa seção, fazendo:
V =
Q
A
=
q × b
h × b
=
q
h
 (eq. 1.16)
praticar
Vamos Praticar
Uma estação de tratamento de água irá construir uma calha Parshall para provocar a diluição do
coagulante na chegada da água. Sabemos que, numa estrutura desse tipo, ocorre a formação de um
ressalto hidráulico, o qual, através de suas alturas à montante e à jusante do ressalto, provoca um
grande turbilhonamento na água, adequado para esta tarefa. Calcule a energia que será dissipada na
garganta da calha, que possui alturas conjugadas h1 = 70 cm e h2 = 180 cm.
Assinale a alternativa correta.
a) 0,0008 m.
b) 0,012 m.
c) 0,048 m.
d) 0,0015 m.
e) 0,0024 m.
Para o estudo de canais, utilizaremos a mesma base de conteúdos vistos há pouco no
escoamento permanente em termos de energia, profundidade e dimensionamentos
geométricos.
Canais E�icientes
Um canal é considerado e�ciente quando apresenta o menor perímetro molhado para o
maior raio hidráulico, por unidade de área.
Entre os canais e�cientes, os que mais se destacam são aqueles dotados de seções circulares
e semicirculares. A seguir, veja os canais circulares e os canais retangulares.
Canais E�cientesCanais E�cientes
Fórmula de Manning
A fórmula mais utilizada e de rápidos resultados para o dimensionamento de canais foi
proposta por Manning :
Q =
1
n
Am R
2 / 3
h I
0 , 5 (eq. 1.17)
Onde:
Q = vazão (m³/s);
n = coe�ciente de Manning (adimensional);
Am = área molhada da seção (m²);
Rh = raio hidráulico (= Am / Pm) (m);
I = declividade (adimensional).
Nos
canais
circulares
normalmente utilizados para esgotamento
pluvial e sanitário. A máxima vazão que se
consegue se dá quando o líquido ocupa apenas
parte do canal, conforme a fórmula abaixo:
Qmáx circ h = b /2
123rf.com
ref lita
Re�ita
Observe como a forma do canal pode interferir
na maneira pela qual a água se desloca pelo
mesmo. Canais com formato circular ou
trapezoidal apresentam parâmetros
geométricos os quais alteram os valores da
área molhada e do raio hidráulico. Como esses
dois dados são parte integrante do cálculo da
vazão que irá trafegar no canal, também
alterações irão se veri�car nesta informação.
Observe a fórmula e compare com
modi�cações nos dois formatos geométricos e
re�ita como pode ser alterada a vazão de
tráfego no canal.
A tabela a seguir especi�ca os valores de n para diversas superfícies:
Material valor de n
Canais arti�ciais
revestidos
Vidro
Latão
Aço, liso
Aço, pintado
Aço, rebitado
Ferro fundido
Concreto, com acabamento
Concreto, sem acabamento
Madeira aplainada
Tijolo de barro
Alvenaria
Asfalto
Metal corrugado
Pedra argamassada
0,010
0,011
0,012
0,014
0,015
0,013
0,012
0,014
0,012
0,014
0,015
0,016
0,022
0,025
Canais
escavados na
terra
Limpo
Com cascalho
Com vegetação rasteira
Pedregoso
0,022
0,025
0,030
0,035
Canais naturais
Limpo e reto
Lentos, com partes profundas
Grandes rios
0,030
0,040
0,035
Planícies de
inundação
Pastagens, terras cultivadas
Cerrado leve
Cerrado denso
Árvores
0,035
0,050
0,075
0,150
Tabela 4.2 - Coe�ciente n de manning
Fonte: Adaptada de White (2011).
Com esses valores, podemos calcular os parâmetros hidráulicos necessários para o perfeito
conhecimento da maneira pela qual a água irá se comportar em seu percurso por um canal.
Algumas seções geométricas se repetem na construção de canais. Reproduzimos abaixo, na
�gura, a tabela de Back (2015, p. 221).
Figura 4.11 - Elementos geométricos de seções transversais
Fonte: Back (2015. p. 221).
Com essa tabela, podemos de�nir os padrões de área molhada e perímetro molhado da
maior parte das seções transversais que surgem na prática do dimensionamento de canais.
Importante lembrar que, nesta tabela, 𝞡* deve ser trabalhado em radianos e 𝞡, em graus.
praticar
Vamos Praticar
A prefeitura de uma cidade necessita construir um canal de concreto, com acabamento, para desviar
um braço de rio. Sabe-se que a vazão máxima, de projeto, do rio é de 2 m³/s, pois existe uma
estação que efetua essa medida há dezenas de anos. O canal será construído de forma trapezoidal,
com taludes de 1:4 e largura do fundo de 1,5 m. No projeto, é necessário que, nas vazões máximas,
a água não ultrapasse 1,20 de altura em relação ao leito. Cabe a você decidir a declividade mínima
que deverá ter o canal para que atenda às exigências do projeto.
Assinale a alternativa correta.
a) 0,00028 m/m.
b) 0,00042 m/m.
c) 0,00084 m/m.
d) 0,00105 m/m.
e) 0,00003 m/m.
indicações
Material
Complementar
F I LME
Katrina, the New Orleans Nightmare: documentary
on the devastation of hurricane Katrina
Ano: 2005
Comentário: A falta de controle sobre os elementos hidráulicos
de condução e acomodação de águas pode levar a catástrofes sem
dimensões. O dimensionamento de vertedores e comportas foi um
dos problemas principais que levouà tragédia de New Orleans. Os
resultados urbanos, sociais e humanos, você poderá encontrar
detalhados no documentário.
L I VRO
Rios Prisioneiros: a história das barragens
Allan H Cullen
Editora: Itatiaia
Comentário: o controle das inundações através de obras
hidráulicas construídas e dimensionadas por engenheiros. Esse é o
tema do livro indicado. Com ele, você poderá ter uma ideia da
construção das barragens ao longo dos tempos.
conclusão
Conclusão
Com o estudo de orifícios, vertedores e canais, pudemos ter uma ideia do comportamento da
água em diversas situações. O emprego do conhecimento aqui adquirido se encontra nos
mais diversos ramos da atividade humana, quer seja nas instalações de usinas de grande
porte, com a acumulação da água para gerar energia elétrica, quer seja no tratamento de
reservatórios e suas interligações através de tubulações conectadas a orifícios. Por �m, o
estudo dos canais nos levou a outra dimensão da aplicação do conhecimento técnico sobre a
condução da água por caminhos predeterminados ou, nos casos em que é a natureza que se
encarrega dessa condução, temos então a atuação do homem no sentido de prever e
adequar o seu entorno para a perfeita organização do trajeto das águas.
referências
Referências
Bibliográ�cas
AZEVEDO NETTO, J. M. de. Manual de hidráulica . 9. ed. São Paulo: Blücher, 2015.
BACK, Á. J. Hidráulica e hidrometria aplicada . Florianópolis: EPAGRI, 2015.
ENGENHEIROS norte-americanos constroem gigantesco modelo hidráulico do delta do
Mississipi. Engenharia.com , abr. 2018. Disponível em:
https://www.engenhariacivil.com/gigantesco-modelo-hidraulico-delta-mississippi . Acesso
em: 15 fev. 2020.
WHITE, F. M. Mecânica dos �uidos . 6. ed. Porto Alegre: AMGJ, 2011.
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