MÓDULO 8 – Escoamento em Canais Abertos

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MÓDULO 8 – Escoamento em Canais Abertos 
 
 
Características Gerais dos Escoamentos em Canal Aberto 
 
Classificação do escoamento em canal aberto é classificado (Figura 1): 
 uniforme (EU): profundidade do escoamento não varia ao longo do canal (dy/dx = 
0). 
 não uniforme, ou variado: profundidade varia com a distância ao longo do canal 
(dy/dx ≠ 0). Escoamentos não uniformes são classificados como escoamentos com 
variação rápida (EVR) se a profundidade do escoamento varia consideravelmente 
numa distância relativamente pequena (dy/dx ~ 1). 
 variação gradual (EVG) são aqueles em que a profundidade do escoamento varia 
pouco ao longo do canal (dy/dx << 1). 
 
Figura 1 - Classificação dos escoamentos em canal aberto (Fox, 2010) 
 
Os escoamentos em canal aberto, dependendo das várias condições envolvidas, podem 
ser laminares, de transição ou turbulentos (Reynolds). 

hρVRR e
 
V é a velocidade média do escoamento 
Rh é o raio hidráulico do canal 
 laminar se Re < 500, 
 transição se 500 < Re < 12500 
 turbulento se Re > 12500 
 
Os escoamentos em canal aberto sempre apresentam uma superfície livre. Esta superfície 
pode ser alterada de uma configuração não perturbada (relativamente plana) e formar ondas que 
se deslocam através da superfície com uma velocidade que depende do seu tamanho (peso, 
comprimento) e das propriedades do canal (profundidade, velocidade do escoamento etc.). As 
características de um escoamento em canal aberto dependem muito de como o fluido se 
movimenta e como uma onda típica se desloca em relação ao fluido. O parâmetro adimensional 
que descreve este comportamento é o número de Froude. 
gL
Fr
V

 
L é um comprimento característico do escoamento 
 
Ondas Superficiais 
A característica principal dos escoamentos que apresentam uma superfície livre (como 
nos escoamentos em canais abertos) é a oportunidade da superfície distorcer em várias formas. 
A superfície de um lago ou do oceano raramente é "lisa como um espelho". Normalmente, estas 
superfícies apresentam formas distorcidas e que se alteram ao longo do tempo. Estas alterações 
estão associadas às ondas superficiais que podem ser altas, baixas, longas (a distância entre as 
cristas das ondas é grande) e curtas. 
 
 
Figura 2 (a) Produção de uma onda simples num canal visto por um observador estacionário. 
(b) Onda vista por um observador que se desloca com velocidade igual a da onda. (Fox, 2010) 
 
A expressão da velocidade da onda 
gyc 
 
 
Figura 3 Velocidade da onda em função do comprimento da onda (Fox, 2010) 
 
 
Uma análise mais avançada das ondas superficiais senoidais de pequena amplitude 
mostra que a velocidade da onda varia em função do comprimento de onda e da profundidade 
do escoamento. 










ygy
c
2
tanh
2
 
 
Nos casos onde a profundidade da água é muito maior do que o comprimento de onda 
(y>>λ, como no oceano), a velocidade da onda é independente de y e é dada por 
2
gy
c 
 
 
Isto ocorre porque tanh(2πy/λ) → 1 quando y/λ → ∞. De outro lado, se a camada de fluido 
é fina (y << λ, como sempre ocorre em canais abertos), a velocidade da onda é dada por c = 
(gy)1/2. Estes dois casos limites estão mostrados na Fig. 3. 
 
 
Considerações Energéticas 
 
Admitindo o perfil de velocidade uniforme em qualquer seção transversal do canal, a 
equação da energia para este escoamento apresenta a seguinte forma: 
 
Lhzz  2
2
22
1
2
11
2g
vP
2g
vP

 
hL é a perda de carga devida aos efeitos viscosos. 
 
 
Figura 4 Canal aberto típico (Fox, 2010) 
 
 
 
Bibliografia 
Fox, R.W., Pritchard, P.J; McDonald, A.T., Introdução à Mecânica dos Fluidos, LTC, 2010