Aula 4 - Hidraulica - 20201s

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HIDRÁULICA APLICADA
Aula 4
Estudo de Bocais, Orifícios e Vertedouros
Escoamento em Condutos Livres 
Movimento Uniforme 
Orifícios
Perfurações, de forma geométrica conhecida, feitas abaixo da 
superfície livre do líquido em paredes de reservatórios, tanques, canais 
ou canalizações
Orifícios
Classificados: 
- Quanto à forma: Circulares, retangulares, etc.
Orifícios Classificados: 
- Quanto às dimensões relativas: pequeno e grandes
Orifícios Classificados: 
- Quanto à natureza da parede: delgada ou espessa
Orifícios
Orifícios
Orifícios
PHR
h
Ac
Orifícios
Nota-se que a Área do orifício (a) é menor que a Área da seção contraída (Ac)
Há também variação na velocidade do escoamento. Havendo a necessidade de um 
coeficiente de velocidade 
Orifícios
Equação do Orifício
Q = vazão (m³/s)
Cd = coeficiente de descarga (0,62)
A = área da seção (m²)
g = gravidade (m/s²)
h = altura (m)
Exercício 1.
Calcule a vazão (Q), através de um orifício com diâmetro de 6
polegadas descarregado livremente. A cota no nível d’água do
reservatório é 220,0 m e a cota no centro do orifício é 200,0 m.
Considere gravidade g = 9,81 m/s² e 1 polegada = 25 mm.
Resp. Q=0,22m³/s
220,0 m
200,0 m
Orifício:
• Se o nível d’água no lado da descarga do orifício 
subir, indo além da altura do orifício ele é 
chamado orifício afogado ou orifício submerso.
• Ainda assim, considera-se Coeficiente de 
descarga com de Orifício livre. 
• No entanto, a altura h, deve ser calculada como a 
distância vertical da superfície do reservatório até 
a superfície da jusante.
orifício livre orifício afogado
Exercício 2.
Calcule a vazão (Q), através de um orifício de seção retangular
medindo 4 x 6 polegadas.
Considere gravidade g = 9,81 m/s² , 1 polegada = 25 mm e Cd = 0,62
Resp. Q = 0,092 m³/s
220,0 m
215,0 m
Bocais
Bocais
Vertedouros
Os vertedouros podem ser definidos como simples paredes ou 
aberturas sobre as quais um líquido escoa. 
Também se aplica aos extravasores das represas. 
Usados para media a vazão em pequenos cursos d’água e condutos 
livres como no controle do escoamento em galerias e canais. 
Vertedouros
Vertedouros
Parâmetros 
geométricos e 
hidráulicos
B → largura superficial
A → área molhada
P → perímetro molhado
Y → profundidade (fundo à superfície)
Yh = A/B → Profundidade hidráulica
Rh = A/P → raio hidráulico
a) Área molhada (A) – é a área da seção reta do escoamento, 
normal à direção do fluxo;
b) Perímetro molhado (P) – é o comprimento da parte da 
fronteira sólida da seção do canal (fundo e paredes) em 
contato com o líquido;
c) Raio hidráulico (Rh) é a relação entre a área molhada e o 
perímetro molhado;
d) Altura d’água (y) é a distância vertical do ponto mais baixo 
da seção do canal até a superfície livre;
e) Altura de escoamento da seção (h) é a altura do escoamento 
medida perpendicularmente ao fundo do canal;
f) Altura hidráulica ou altura média (Yh, Ym) é a relação entre 
a área molhada e B;
Seções com geometrias 
conhecidas
Seções retangulares e trapezoidais
Comuns em canais abertos
Trapezoidais → preferidas algumas vezes por não 
necessitar de estruturas rígidas para estabilizar 
taludes
Mas podem precisar
de mais espaço
nas laterais
Trapezoidal
Retangular
Exemplo 3
Calcular o raio hidráulico e a profundidade
hidráulica do canal trapezoidal da figura,
sabendo-se que a profundidade do escoamento
é de 2 m.
4 m
2 m
3
4
Resposta: A = 11 m2; P = 9 m; B = 7 m; Rh = 1,22 m; 
yh = 1,57 m 
Exemplo 4 
Calcular o raio hidráulico e a profundidade
hidráulica do canal trapezoidal com
profundidade de 2,0 m,
largura do fundo do canal de 1,0 m e
Ângulo de inclinação do talude 60º.
Resposta:
A = 4,31 m2; 
P = 5,62 m; 
B = 3,308 m; 
Rh = 0,77 m;
yh = 1,30 m 
Exemplo 5 
Calcular a seção molhada (A), o perímetro molhado
(P) e o raio hidráulico (Rh) para um canal de terra
que apresenta as seguintes características
geométricas: largura do fundo (b) de 0,30 m;
inclinação dos taludes de 1 na vertical e 2 na
horizontal; e profundidade do escoamento (y) de
0,40m
Resposta:
A = 0,44 m2; 
P = 2,09 m; 
Rh = 0,21 m;
classificação