Escoamento em Superfície Livre

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<p>Escoamento em Superfície Livre</p><p>É o estudo do comportamento da água e de outros líquidos, quer em repouso, quer em movimento</p><p>Aplicações</p><p>· Sistema de abastecimento de água e esgotamento sanitário</p><p>· Sistemas de drenagem pluvial</p><p>· Sistemas de irrigação</p><p>· Geração de energia</p><p>Tipos de escoamento</p><p>Em função do CONTATO COM A ATMOSFERA</p><p>Superfície Forçada</p><p>· Ocorre no interior das tubulações, ocupando toda a área disponível sem contato com o meio externo</p><p>· Perturbações sofridas em qualquer ponto da seção podem dar lugar a alterações de velocidade e pressão nos diversos pontos de escoamento</p><p>Superfície Livre</p><p>· O líquido está em contato sempre com a atmosfera</p><p>· Ocorre necessariamente pela ação da gravidade</p><p>· Propagações sofridas são facilmente notadas pela mudança no escoamento</p><p>· Pode ocorrer em seções fechadas ou abertas</p><p>· Canais podem ser naturais ou artificiais</p><p>· Canais prismáticos e não prismáticos</p><p>Em função do TEMPO</p><p>Permanente</p><p>· Velocidade em um ponto qualquer permanece invariável no tempo, em módulo e direção</p><p>Variável</p><p>· Velocidade em certo ponto varia com o passar do tempo</p><p>Em função do ESPAÇO</p><p>Uniforme</p><p>· Velocidades locais são constantes ao longo da trajetória</p><p>Variado</p><p>· As trajetórias não são paralelas</p><p>Em função do TRAJETÓRIA DAS PARTICULAS</p><p>Reynolds</p><p>· Laminar</p><p>· Rey < 500</p><p>· Turbulento</p><p>· Rey > 2000</p><p>· Transição</p><p>· 500 < Rey < 2000</p><p>Froude</p><p>· Subcrítico ou fluvial</p><p>· Fr < 1</p><p>· Supercrítico ou torrencial</p><p>· Fr > 1</p><p>· Crítico</p><p>· Fr = 1</p><p>Elementos Geométrico de Canais</p><p>Área Molhada (A) – área da seção reta do escoamento, normal à direção do fluxo</p><p>Perímetro molhado (P) – comprimento da parte da fronteira sólida da seção do canal (fundo e paredes) em contato com o líquido; a superfície livre não faz parte do perímetro molhado</p><p>Raio Hidráulico (Rh) – relação entre a área molhada e o perímetro molhado</p><p>Altura d’água (y) – distância vertical do ponto mais baixo da seção do canal até a superfície livre</p><p>Altura de escoamento da seção (h) – altura do escoamento medido perpendicularmente ao fundo do canal</p><p>Largura de topo (B) – largura da seção do canal na superfície livre, função da forma geométrica da seção e da altura d’água</p><p>Declividade de fundo (Io) – declividade longitudinal do canal. Em geral são baixas, podendo ser expressas por 𝐼0 = tg 𝛼 ≅ 𝑠𝑒𝑛 𝛼</p><p>Declividade piezométrica ou declividade da linha d’água (Ia) – no escoamento uniforme é paralela a declividade de fundo</p><p>Distribuição de Velocidade</p><p>Velocidade das partículas NÃO são uniformemente distribuídas na seção reta do canal</p><p>· Depende da forma geométrica</p><p>· Devido às tensões cisalhantes no fundo, paredes e superfície livre</p><p>Faixa de Velocidades Usuais e Limites em Canais</p><p>· Velocidades usuais em canais de 0,30 a 5,0 m/s</p><p>· Limite inferior velocidade mínima para evitar depósitos indesejáveis de sedimentos no fundo dos canais propiciando o assoreamento</p><p>· Limite superior velocidades são utilizados para se evitar processos erosivos e desgastes das paredes dos canais</p><p>Distribuição de pressão</p><p>Piezômetro x Tubo de Pitot</p><p>Piezômetro</p><p>· Capta apenas energia de pressão</p><p>· Ponta do piezômetro colocada perpendicularmente ao sentido da linha de fluxo</p><p>Pitot</p><p>· Capta energia de pressão mais a carga cinética</p><p>· Ponta do tubo de Pitot colocada paralelamente ao sentido da linha de fluxo</p><p>Comparativo GRÁFICO da carga cinética</p><p>· Velocidades baixas (V)</p><p>· Alturas de água grandes (y)</p><p>· Declividades baixas (I%)</p><p>· Parcela relativa maior da energia total contida na forma de altura de água y</p><p>· Velocidades altas (V)</p><p>· Alturas de água pequenas (y)</p><p>· Declividades altas (I%)</p><p>· Parcela relativa maior da energia total contida na forma de V (energia cinética)</p><p>image5.png</p><p>image6.png</p><p>image7.png</p><p>image8.png</p><p>image9.png</p><p>image10.png</p><p>image11.png</p><p>image12.png</p><p>image13.png</p><p>image14.png</p><p>image15.png</p><p>image1.png</p><p>image2.png</p><p>image3.png</p><p>image4.png</p>