Aula Prática 01 - Determinação do coeficiente de rugosidade de Manning em canal aberto

Prévia do material em texto

PRÁTICAS DE LABORATORIO – H.H.A.
Prof. Orientador: _________________	Data da Prática: ____/____/_______
Componente(s)					Matrícula		Turma
________________________________	_______________	______________
________________________________	_______________	______________
________________________________	_______________	______________
PRÁTICA 01
Determinação do coeficiente de rugosidade de Manning em canal aberto
INTRODUÇÃO
O escoamento em condutos livres é caracterizado por apresentar uma superfície livre na qual reina a pressão atmosférica. Estes escoamentos têm um grande número de aplicações práticas na engenharia, estando presentes em áreas como o saneamento, a drenagem urbana, irrigação, hidroeletricidade, navegação e conservação do meio ambiente.
A seção transversal dos condutos livres pode assumir qualquer forma e a rugosidade das paredes internas tem grande variabilidade, podendo ser lisas ou irregulares, como a dos canais naturais. Além disto, a rugosidade das paredes pode variar com a profundidade do escoamento e, consequentemente, a seleção do coeficiente de atrito é cercada de maiores incertezas em relação à dos condutos forçados.
O fator associado à rugosidade, mais utilizado em problemas práticos envolvendo escoamentos em conduto livre é o coeficiente de Manning. Este valor é afetado por uma série de elementos, como a rugosidade do perímetro molhado, irregularidades e alinhamento do canal, deposição de partículas sólidas, presença de obstruções e variações de temperatura. Determinar este fator significa estimar a resistência ao escoamento em dado canal. Esta não é uma tarefa tão simples, pois não existe um método exato de realizá-la (CHOW, 1959).
OBJETIVO(S) DO ENSAIO
Determinar o coeficiente de Manning (rugosidade) de um canal aberto com seção retangular, comparando-o ao exposto na literatura.
METODOLOGIA E FUNDAMENTAÇÃO TÉORICA
Inicialmente serão aferidas três medidas de controle, registrando a seção molhada do escoamento afim de, determinar o raio hidráulico para uma declividade fixa. Para cada uma das medidas, serão registradas três baterias de tempo em que o flutuador irá gastar para percorrer a seção de controle determinada e, então, calcular a velocidade de escoamento superficial, consequentemente a velocidade média e a rugosidade do canal.
O equacionamento, proposto por Manning, para a velocidade média de escoamento ao longo do canal vem da seguinte relação:
Onde,	V = velocidade média (m/s);
	Rh = raio hidráulico (m);
	I = declividade do canal (m/m);
	n = rugosidade de Manning.
Deve-se especificar, por medidas teóricas, que a velocidade média (V) equivale de 80 a 90% da velocidade superficial (VSUP):
Tomando-se as três baterias para cada medida realizada, a velocidade média é dada por:
Então, determina-se o coeficiente de Manning médio:
Segundo a HEC-RAS Hydraulic Reference Manual (2005), para o referido canal (vidro acrílico cristal) o coeficiente de Manning esperado é n = 0,009, podendo variar em torno dessa faixa média.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A Tabela seguinte deverá ser preenchida de acordo com parâmetros geométricos e hidráulicos, baseados em dados experimentais.
Tabela 1 – Controle de Medidas (parâmetros hidráulicos e geométricos)
	Medida
	Seção (m2)
	I (m/m)
	ΔX (m)
	Δt (s)
	VSUP (m/s)
	V (m/s)
	n
	
	b
	h
	
	
	
	
	
	
	1
	 
	 
	 
	 
 
 
	 
	 
	 
	 
	
	
	
	
	
	 
	 
	
	
	
	
	
	
	
	 
	 
	
	
	2
	 
	 
	 
	 
 
 
	 
	 
	 
	 
	
	
	
	
	
	 
	 
	
	
	
	
	
	
	
	 
	 
	
	
	3
	 
	 
	 
	 
 
 
	 
	 
	 
	 
	
	
	
	
	
	 
	 
	
	
	
	
	
	
	
	 
	 
	
	
b = largura da base do canal; h = altura média da lâmina líquida; ΔX = comprimento da seção de controle; Δt = tempo que o flutuador leva para percorrer a seção de controle.
MEMORIAL DE CÁLCULOS
Descrever suas análises a cerca dos resultados alcançados e considerações finais
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________