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1 - INTRODUÇÃO Os condutos livres apresentam uma superfície livre onde impera a pressão atmosférica, ao contrario dos condutos forçados onde o fluido enche totalmente a secção e o escoamento apresenta pressão diferente da atmosférica. O saneamento, a drenagem urbana, irrigação, hidroeletricidade, coletores de esgoto, aquedutos, navegação e conservação do meio ambiente, são os melhores exemplos de condutos livres na pratica de engenharia. Apresentam-se a seguir exemplos clássicos e usuais do emprego de condutos livres: Figura 1.1 Aqueduto romano do sul da França. Figura 1.2 Hidroeletricidade em Itaipu Figura 1.3 Rio Tiete Compreendem-se como condutos livres os recipientes, abertos ou fechados, naturais ou artificiais, independentes da forma, sujeitos à pressão atmosférica. Os rios são o melhor exemplo de condutos livres. 1.1 Equação de Manning Q = Esta equação é à base de cálculo para os problemas de escoamentos livres. A fórmula de Manning é válida para os escoamentos permanentes, uniformes e turbulentos rugosos, com grande numero de Reynolds. Deve-se observar que a mesma, além de ter uma origem empírica, carrega um coeficiente n que não é um adimensional. Os valores do coeficiente n para vários tipos de revestimentos em canais artificiais e em cursos d’água naturais encontram-se tabelados. 1.2 Manômetro O manômetro é o instrumento utilizado na mecânica dos fluidos para se efetuar a medição da pressão, no setor industrial existem diversos tipos e aplicações para os manômetros. 1.3 Placa de orifício A placa de orifício estima a vazão por via indireta, pela medida da diferença de pressões entre a seção de entrada e de saída do medidor. V= 1.4 Bancada para Experimentos em Canal Aberto A Bancada para Experimentos em Canal Aberto é um equipamento que oferece a possibilidade de um amplo leque de opções de experimentos, quando associada aos acessórios fornecidos. A bancada é desenvolvida com a finalidade didática e educacional. Escoamento em Canal Aberto, um ramo da hidráulica, é um tipo de escoamento de líquido em condutos com superfície aberta, conhecidos como Canais. O outro tipo de escoamento ocorre internamente aos condutos e recebe o nome de Escoamento em Tubulações. Esses dois tipos de escoamentos são similares em diversos pontos, mas se diferem em um ponto fundamental: a superfície aberta. O escoamento da água com uma superfície aberta sujeita à pressão atmosférica é um dos problemas que os engenheiros enfrentam e que é resolvido com a aplicação de teorias e métodos da hidráulica dos canais abertos. Tais escoamentos são representados pelos que acontecem em rios, canais, canais de drenagem, canaletas, calhas, condutores de água pluvial, bueiros e nos pequenos cursos d’água de diversas naturezas. O equacionamento dos escoamentos com superfície aberta fica mais complicado visto que está presente um grande número de variáveis que caracterizam o escoamento real. Assim é preciso fazer hipóteses simplificadoras de forma a se obter um resultado mais simples e que possa ser compreendido mais facilmente. Dimensões do equipamento: Largura: 102 mm Profundidade: 292 mm OBJETIVO Fazer a comparação entre a vazão do conduto livre obtida através da equação de Manning e por meio do manômetro e placa de orifício. 3 MATERIAIS Bancada para Experimentos em Canal Aberto Manômetro 4 PROCEDIMENTOS Mediu-se a largura e a profundidade do equipamento. Inclinou-se o equipamento com o auxilio de um macaco hidráulico. Ligou-se o equipamento, do qual encheu-se de água. Mediu-se a lamina de água Com o auxilio de manômetro mediu-se as pressões no inicio e no final do canal. 5 RESULTADOS DADOS COEFICIENTE DE RUGOSIDADE 0,014 INCLINAÇÃO 1,60° LAMINA D'AGUA 0,026 m LARGURA 0,102 m P1 131000 Pa P2 103421 Pa A = 0,026 X 0,102 A= 0,00262 m² P = 0,026 + 0,102 + 0,026 P = 0,154 m Rh= Rh= Rh= 0,017 m 1° Método – Manning V = V = 0, 79 m/s Q = V. A Q = 0,79x 0, 00262 Q =0, 00207 m³/s 2° Método – Manômetro e Placa de Orifício V= V=7,43 m/s Q = V. A Q = 7,43 x 0,00262 Q =0,019 m³/s 6 – CONCLUSÃO Por meio da hidrodinâmica a vazão obtida foi de 0,019m³/s enquanto que por Manning foi 0,00207 m³/s. A análise de vazão por hidrodinâmica consistiu na quantidade de fluido que passou pelo canal com uma variação de pressão por influencia da velocidade com que o fluido escou, sendo assim uma velocidade não real. Já por Manning, a vazão foi afetada por uma série de elementos, como a rugosidade do perímetro molhado, irregularidades e alinhamento do canal. Tal diferença nos resultados se dá por cada método possuir suas particularidades, onde cada um dos mesmos são utilizados quando são mais adequados para determinados tipos de canais e escoamentos. 7 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS http://www.pliniotomaz.com.br/downloads/capitulo_50_formula_de_manning_galerias_e_canais.pdf http://www.engbrasil.eng.br/pp/mf/aula5.pdf http://algetec.com.br/index.php/pt-BR/produtos/product/16-bancada-para-experimentos-em-canal-de-escoamento
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