Aula 14 e 15 - Ressalto hidráulico

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Hidráulica II – 6CIV039
Aula 13:
Problemas típicos de energia específica
Prof. Caio Victor Lourenço Rodrigues
2014
Prof. Caio Rodrigues 2
1. Introdução;
2. Descrição do ressalto;
3. Tipos de ressalto;
4. Força específica;
5. Alturas conjugadas;
6. Perda de carga no ressalto;
7. Exercício.
Hidráulica II
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1. Introdução
• Transição de torrencial para fluvial;
• Elevação brusca do nível da água em uma curta
distância;
• Grande perda de energia;
• Aplicações:
 Dissipador de energia cinética;
 Misturador de soluções químicas (calhas Parshall de
ETA).
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2. Descrição do ressalto
• Simplificação:
• Canais horizontais e baixa declividade;
• Redução da velocidade;
• Há redução da linha de energia (carga total), ou seja,
perda de carga;
• Grande turbulência;
• Agitação favorece a penetração de ar (bolhas de ar);
• Alturas conjugadas:
y1 (montante - torrencial);
y2 (jusante – fluvial);
y2-y1: altura do ressalto.
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3. Tipos de ressaltos
Os ressaltos são verificados em função de Fr na seção 1
(torrencial):
1. Ressalto ondulado (1 < Fr1 < 1,7);
2. Ressalto fraco (1,7 < Fr1 < 2,5);
3. Ressalto oscilante (2,5 < Fr1 < 4,5);
4. Ressalto estacionário ou ordinário (4,5 < Fr1 < 9,0);
5. Fr1 > 9,0.
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1. Ressalto ondulado (1 < Fr1 < 1,7);
2. Ressalto fraco (1,7 < Fr1 < 2,5):
Não são ressaltos propriamente ditos.
3. Ressalto oscilante (2,5 < Fr1 < 4,5):
Ressalto típico.
4. Ressalto estacionário ou ordinário (4,5 < Fr1 < 9,0):
Grande perda de energia;
Utilizado como dissipadores de energia.
5. Fr1 > 9,0.
É um grande dissipador de energia;
Mas apresenta muitos efeitos colaterais.
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4. Força específica
Do ressalto ondulado para o estacionário (ordinário)
verifica-se que o escoamento vai se tornando mais
bruscamente variado.
Mudança brusca na força hidrostática;
Forças atuantes:
Para canais com baixa declividade e conservação da
quantidade de movimento:
∑Fx=F1+Wx sin∝−F2−τ0PL
∑Fx=F1−F2
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۴ ܡ = ۿ૛
܏ۯ
+ ܡۯ ۴ ܡ૚ = ۴(ܡ૛)
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5. Alturas conjugadas
F y = QଶgA + yA
ܡ૛
ܡ૚
= ૚
૛
૚+ ૡ۴ܚ૚૛ − ૚ ܡ૚
ܡ૛
= ૚
૛
૚+ ૡ۴ܚ૛૛ − ૚
QଶgAଵ + yଵAଵ = QଶgAଶ + yଶAଶ yଶyଵ > 1
Para canais retangulares
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Para canais não-retangulares
Adimensionais em função de:QଶgAଵ + yଵAଵ = QଶgAଶ + yଶAଶ
Frଶ = ୚మ
୥ୌ୫
= ୕మ
୥ୌ୫୅మ
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6. Perda de carga no ressalto
ΔE = Energia antes (E1) – Energia depois (E2)
ΔE = y1 + V1ଶ2g − y2 + V2ଶ2g
ΔE = ݕ2 − ݕ1 ଷ
4ݕ2ݕ1
Altura do ressalto
Ƞ = 
୼୉
୉ଵ
Eficiência do ressalto
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Gráfico determinado de maneira empírica
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7. Exercício
01) Um vertedor de uma barragem descarrega em um
canal retangular, suficientemente longo, uma vazão
unitária q=4,0 m³/(sm). O canal tem declividade de fundo
I0=0,0001 m/m, revestimento de concreto em condições
regulares e pode ser considerado largo. Ocorrendo um
ressalto hidráulico, determine suas alturas conjugadas.
Resposta:
y1 = 0,32 m;
y2 = 3,05 m.
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Até a próxima aula!