Apostila de Hidráulica Geral
59 pág.

Apostila de Hidráulica Geral


DisciplinaHidráulica I9.378 materiais102.015 seguidores
Pré-visualização18 páginas
d compensação R2 de 800m3 de capacidade com 
nível de água na cota 83,5m e afastado 1200m do ponto \u201cB\u201d. Nestas condições 
pede-se: 
a) calcular o diâmetro da canalizaçãoR2 - B, para que o reservatório R2 
juntamente com R1 forneça a água necessária para atender a solicitação 
máxima, mantendo a pressão de 14m no ponto B.(D2 = 0,20m) 
b) Verificar se R2 pode ser cheio em 8 horas, durante a noite, quando a 
solicitação em B é praticamente nula.(sim) 
c) Calcular até que instante o reservatório R2 recebe água de R1. (Enquanto 
o consumo da cidade for inferior a 45,5 l/s) 
 
17) O reservatório R1 fornece 137 l/s de água para o sistema. Calcular D3 sabendo 
que o trecho 4 possui uma vazão em marcha igual q4 = 
0,065 l/sm..Usar C = 100 para todas as tubulações. 
D1 = 0,40m L1 = 1000m D2 = 0,20m L2 = 1200m 
D3 = ? m L3 = 800m D4 = 0,30m L4 = 800m 
 
 
 
18) Calcular Q1, Q2, Q3, Q4 e D4. Sabendo que a pressão no ponto B é de 
1,5kgf/cm2 e cuja cota é de 60m. Usar C = 120 para todos os condutos. 
 
 
 
 
 
 
 
(Q1 = 0,32 m3/s; Q2 = 0,14 m3/s; Q3 = 0,13 m3/s; Q4 = 0,33 m3/s; D4 = 0,45m) 
 
19) No sistema hidráulico mostrado calcular Q1,Q2 e Q3. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Trecho D (m) L (m) 
1 0.40 1000 
2 0.30 2000 
3 0.35 1000 
4 3000 
HIDRÁULICA GERAL Movimento Uniforme em Canais 
 
Prof. Carlos Roberto Bavaresco 24 
4 - MOVIMENTO UNIFORME EM CANAIS 
 
4.1 \u2013 Introdução 
 
 Dá-se o nome de canais, condutos livres e, às vezes, canais abertos, aos 
condutos em que a parte superior do líquido está sujeita a pressão atmosférica. 
 
 O movimento não depende da pressão, mas da inclinação do fundo do canal e 
da superfície da água. 
 
 Exemplos: cursos d\u2019água naturais, canais artificiais de irrigação e drenagem, 
aquedutos abertos, condutos de esgoto, de um modo geral canalizações fechadas onde 
o líquido não enche completamente a seção de escoamento. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Raio hidráulico ou raio médio: (R) é a relação entre a área da seção e o 
perímetro molhado que é o perímetro da seção em contato com a parede, com 
exclusão da superfície livre. 
 
 
P
AR = (4.1) 
 
4.2 \u2013 Condições do Movimento Uniforme \u2013 Fórmula de Chézy 
 
 Num canal de declividade constante há movimento uniforme quando a seção 
de escoamento é constante em forma e dimensões. Q = A1V1 = A2V2 + ... 
 
 Deve-se notar, ainda que sendo nula a pressão dinâmica (P = Patm), a LP 
coincide com a superfície da água. 
Aplicando Bernoulli entre A e B tem-se: 
 hp
g
VhZ
g
VhZ BBBAAA +++=++ 22
22 
 
 Sendo VA = VB e hA = hB tem-se que: 
 hp = ZA - ZB 
 
 A perda de carga unitária será: 
 
 I
l
ZZ
l
hpJ BA ==\u2212== \u3b1sen (4.2) 
 
 Isto é, a perda de carga hidráulica é igual a perda unitária de altura 
topográfica. 
l
R
Vb
A
PlbVhp
2
2 == pois R = A/P (4.3) 
 
 A fórmula (4.3) é a expressão fundamental do escoamento nos canais, 
que também é apresentada sob a forma: 
 
 RICV = (4.4) 
 
 Sendo C = b1 
 
4.3 \u2013 Fórmula de Bazin 
 
 As experiências de Darcy e Bazin levaram à seguinte fórmula, conhecida 
por, primeira fórmula de Bazin, semelhante à de Darcy para os condutos sob 
pressão. 
 
 RICV = Sendo 
Rm
RC +=
87 (4.5) 
 
 Os valores de \u201dm\u201d depende da natureza das paredes 
 
HIDRÁULICA GERAL Movimento Uniforme em Canais 
 
Prof. Carlos Roberto Bavaresco 25 
Tabela 4.1 \u2013 Valores do coeficiente m 
NATUREZA DAS PAREDES m 
Muito lisas (cimento alisado, madeira aplainada) 0,06 
Lisas (madeira não aplainada, pedra regular, tijolos) 0,16 
Alvenaria de pedra bruta 0,46 
Paredes mistas, seções regulares de terra ou empedradas 0,85 
Canais de terra, em condições ordinárias 1,30 
Canais de terra, com resistência excepcional, fundo com vegetação e pedras 1,75 
 A primeira fórmula foi estabelecida para canais retangulares, dando valores 
um pouco inferiores aos reais para as demais seções. A nova fórmula aplica-se a 
qualquer forma de seção, e embora estabelecida para canais artificiais, também é 
aplicável aos canais naturais se bem que com menor exatidão. 
 
 V = C Rx I0,5 (4.6) 
 
 Onde C e x dependem da natureza das paredes. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
HIDRÁULICA GERAL Movimento Uniforme em Canais 
 
Prof. Carlos Roberto Bavaresco 26 
 
 
 
 
HIDRÁULICA GERAL Movimento Uniforme em Canais 
 
Prof. Carlos Roberto Bavaresco 27 
4.4 \u2013 Fórmula de Ganguillet e Kutter 
 
 RICV = Onde 
R
n
I
nIC
\uf8f7\uf8f8
\uf8f6\uf8ec\uf8ed
\uf8eb ++
++
=
00155,0231
100155,023 (4.7) 
 Onde \u201cn\u201d depende da natureza das paredes, os valores de C n, R, I 
encontram-se nas tabelas a seguir. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4.5 \u2013 
HIDRÁULICA GERAL Movimento Uniforme em Canais 
 
Prof. Carlos Roberto Bavaresco 28 
Fórmula de Manning 
 
 A fórmula de Manning é uma simplificação da fórmula de Ganguillet e 
Kutter, e é uma das mais empregadas. 
 
 RICV = 611 R
n
C = 
 
 Que também pode ser escrita como: 
 
 5,0321 IR
n
V = (4.8) 
 
 Os valores de n são os mesmos da fórmula de Ganguillet e Kutter 
 
4.6 \u2013 Velocidade e Declividades Admissíveis 
 
 O custo de um canal, como de qualquer conduto, é proporcional ao seu 
tamanho e será portanto, tanto menor quanto menor a área da sua seção, o que se 
consegue, para uma dada vazão, aumentando a velocidade de escoamento ao máximo 
admissível, o qual é limitado pela resistência das paredes e, do fundo à erosão. A 
velocidade de escoamento deve ser fixada, portanto, em função do material e do 
revestimento das paredes e do fundo do canal. 
 
 Água limpa, em canais com paredes revestidas de concreto muito liso pode 
atingir velocidades muito elevadas em torno de 12 m/s sem ocasionar danos sensíveis; 
 
 Se a água contém materiais em suspensão, principalmente se esses materiais 
são muito duros velocidades muito inferiores podem causar grandes estragos, a não 
ser que a quantidade de material abrasivo seja exagerada, velocidades de 3 a 3,6 m/s 
não são nocivas à parede de concreto de boa qualidade. 
 
 As calhas metálicas podem ser atacadas por águas contendo areia graúda, 
com velocidade de 1,80 a 2,40 m/s, e velocidade ainda menores podem estragar 
revestimentos galvanizados. 
 
 
 
Tabela 4.2 \u2013 Velocidades que não causam erosão das paredes 
Natureza das paredes Velocidades (m/s) 
Areia muito fina 0,23 a 0,30 
Areia solta, muito fina 0,30 a 0,45 
Areia grossa, ou terreno arenoso pouco compacto 0,45 a 0,60 
Terreno arenoso comum 0,60 a 0,75 
Terreno sílico argiloso 0,75 a 0,80 
Marga, terrenos de aluvião ou detritos vulcânicos 0,80 a 0,90 
Terreno argiloso compacto 0,90 a 1,15 
Terreno argiloso duro, solo cascalhento comum 1,15 a 1,50 
Cascalho grosso, pedregulho ou piçarra 1,50 a 1,80 
Conglomerado, cascalho aglutinado, esquisto mole, rochas 
sedimentares moles, argila compacta dura 
1,80 a 2,40 
Racha resistente 2,40 a 2,50 
Concreto 4,50 a 6,00 
Fonte: NEVES (1989) 
 
 O perigo da erosão é diminuído com o emprego das velocidades baixas, 
só que velocidades muito baixas favorecem o crescimento de plantas aquáticas e 
da deposição do material suspenso. Em geral velocidades de 0,60 a 0,90 m/s 
impedem o assoreamento e o crescimento de vegetação. 
 
 A velocidade depende da declividade, e vice-versa, a declividade é 
limitada pela velocidade admissível em cada caso. 
 
 Para os coletores