Prática 02 hidraulica

Prévia do material em texto

PRÁTICAS DE LABORATORIO – H.H.A.
Prof. Orientador: Matheus	 Data da Prática: 10/10/2017
Componente Edgar Soares dos Santos RA: C6430A6 Turma: EC6R17
PRÁTICA 02
Dissipadores de Energia – Ressalto Hidráulico
INTRODUÇÃO
Nos projetos de engenharia hidráulica, cuidado especial é dado à dissipação de energia do escoamento. Isto deve-se ao fato de que o excesso de energia hidráulica pode causar diversos danos tanto às estruturas, quanto aos sistemas naturais. Esses danos vão desde a erosão de leitos e margens dos corpos de água, abrasão de estruturas hidráulicas, até o colapso de barragens (pelo dano à fundação, ou pelo comprometimento de algum componente hidráulico da barragem).
Para evitar os danos mencionados, são utilizadas estruturas especificamente destinadas a dissipar energia. Os assim denominados “dissipadores de energia” têm o seu funcionamento baseado em três mecanismos principais: impacto do jato, dispersão do jato, e ressalto hidráulico. Este último é uma das formas mais utilizadas, e ocorre quando se dá a passagem de um escoamento supercrítico para subcrítico em um canal aberto. Essa transição está associada com a formação de turbilhões, ascensão da superfície livre, incorporação de ar no escoamento e perda de energia.
O ressalto hidráulico é utilizado para uma série de atividades, tais como: Dissipação de energia; Recuperação de cota do nível do fluido; Sobre carga estrutural; Reduzir pressões elevadas; Aumentar o coeficiente de vazão de comportas e orifícios mantendo-os livre; Misturador de tintas, produtos químicos.
OBJETIVO(S) DO ENSAIO
Estudar o fenômeno “Ressalto Hidráulico”, gerado ao longo do canal, definindo algumas características intrínsecas, tais como: transição do regime de escoamento, dissipação de energia causada no ressalto e a eficiência do mesmo.
METODOLOGIA E FUNDAMENTAÇÃO TÉORICA
Com o auxílio de uma comporta de fundo disposta a 1/3 do canal e um vertedor de parede espessa a 2/3 do mesmo, mantendo-se o canal em suave declividade, regularizar a comporta até que o ressalto seja gerado. Então, determinar a leitura das alturas conjugadas (y1 e y2) com auxílio do limnímetro.
O ressalto hidráulico pode ser expresso em função no número de Froude nas seções de controle de montante (regime torrencial) e de jusante (regime fluvial):
Fr > 1 regime de escoamento torrencial (supercrítico);
Fr = 1 regime de transição (crítico);
Fr < 1 regime de escoamento fluvial (subcrítico).
A forma do ressalto é tradicionalmente caracterizada pelo número de Froude na seção de entrada do escoamento. O número de Froude quantifica alterações não só na configuração da superfície livre do escoamento, como também na estrutura interna, como a formação dos vórtices, direção do escoamento, formação de ondas a jusante e eficiência na dissipação de energia.
A condição para que haja ressalto é y2/y1 > 1. A relação entre as alturas conjugadas são:
		ou		
Caracteriza-se o ressalto pelo seu Número de Froude inicial (Fr1):
Para Números de Froude entre 4,5 e 9, o ressalto é bem caracterizado e localizado, sendo preferido no dimensionamento, principalmente para dissipação de energia.
Para Números de Froude superiores a 9, apesar de indicar um potencial de dissipação maior, notam-se massas de fluido que rolam para baixo no início do ressalto, provocando ondas significativas para jusante impróprias aos dimensionamentos.
A dissipação de energia (ΔE) no ressalto é calculada através da diferença entre as cargas específicas nas seções de controle, portanto, tem-se:
ΔE = E1 – E2				
No caso especial de canais com seção retangular, pode-se expressar a relação acima na seguinte forma algébrica:
Nas seções de controle, têm-se as seguintes energias específicas:
			e		
Logo,
	
Reordenando a equação acima em função da vazão unitária (q), tem-se:
	
Com a vazão unitária calculada, encontra-se a energia na seção de controle 1 (E1) e, assim, a eficiência (η) no ressalto:
						
	A eficiência do ressalto hidráulico fornece-nos o potencial de dissipação da energia durante o escoamento e pode ser gerado por diferenças de declividades no canal e por elementos estruturais, tais como: comportas e vertedores.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
	Dissipadores de Energia – Ressalto Hidráulico
	
	
	
	
	
	
	Gravidade =
	9,81
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	Y1 =
	0,15
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	Y2 =
	0,35
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	RESULTADOS:
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	Fr1 =
	2,248456
	
	Fr1=
	SUPERCRÍTICO
	
	
	
	
	
	
	
	ΔE =
	0,038095
	
	CLASSIFICAÇÃO = 
	FRACO
	
	
	
	
	
	
	
	q =
	0,358826
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	E1 = 
	0,441667
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	η = 
	0,086253