LAB-Ressalto hidraulico

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IMT - CEUN 
Escola de Engenharia Mauá
 
Ressalto Hidráulico
Curso: Engenharia Civil
Turno: Noturno
Disciplina: Hidraulica 
Professor: Carlos Moya 
Andressa Yumi Fujiwara 13.01012-3
Luana Scalice 13.02809-0
				 São Caetano do Sul
					29/06/2019
Sumário
1)	Objetivo	3
2)	Introdução Teórica	3
3)	Equipamentos	7
4)	Experimento Realizado	8
5)	Resultados das Medições	9
6)	Análise dos resultados	10
7)	Conclusão	11
1) Objetivo
O objetivo deste experimento é a familiarização do grupo com o ressalto hidráulico a jusante de estruturas para a dissipação de energia, bem como a pratica da hidrometria e validação da teoria com base nas medidas obtidas experimentalmente.
2) Introdução Teórica
“Ressalto hidráulico ou salto hidráulico é o fenômeno que ocorre na transição de um escoamento torrencial ou supercrítico para um escoamento fluvial ou subcrítico” (PORTO, 2004)
 
O ressalto hidráulico possui uma gama bastante ampla de aplicações sendo a principal delas sua utilização como um dissipador de energia. Além dessa aplicação, são ainda utilizados em medidores de vazão tipo calha, na melhoria da mistura de produtos químicos no tratamento de águas e esgotos, para intensificar a mistura de gases em processos químicos, na aeração de escoamentos poluídos com produtos biodegradáveis, etc. 
Como dito anteriormente na citação, é definido como o escoamento num canal (ou em qualquer conduto livre, para ser genérico) que passa, numa curta distância de percurso longitudinal, do regime torrencial para o fluvial. O regime, após tornar-se fluvial, mantém-se assim devido à declividade relativamente baixa do canal – implicando, assim, em uma relação elevada entre a força resistente ao escoamento devido ao perímetro molhado e a projeção do peso da água na mesma direção do fundo do canal.
A figura abaixo define as características geométricas do canal e os esforços que influem no equilíbrio dinâmico da água contida no trecho do ressalto hidráulico.
Sendo
x: distância medida no eixo longitudinal do canal
y: profundidade do canal
S1: seção transversal medida na distância “x1”, imediatamente a montante do ressalto, onde a profundidade é “y1”
S2: seção transversal medida bem a jusante do ressalto, à profundidade “y2” e distância “x2”
E1 e E2: empuxos estáticos da água sobre o trecho x1-x em análise, exercidos a montante e a jusante do mesmo, respectivamente. Para equilíbrio de momentos da figura de água mostrada, podem ser posicionados a uma distância do fundo igual a 1/3 da respectiva profundidade (devido à distribuição triangular de pressões).
Lr: comprimento do ressalto
Q: vazão no canal, assumida constante devido à posição estática da linha d’água (em escoamento permanente)
V1 e V2: velocidades médias nas seções transversais às distâncias x1 e x2, respectivamente
ρ: massa específica da água ou sua densidade (1000 kg/m³)
Como não se conhece inicialmente a energia dissipada, não é possível se estudar o ressalto hidráulico utilizando-se somente as equações de conservação de massa e de energia. Neste caso, deve-se considerar também a equação da conservação da quantidade de movimento.
Dessa forma temos:
Para E temos:
 (Equação 1)
Portanto,
Equação 2)
Define-se então a função Y:
Equação 3)
Em um ressalto hidráulico, quando as profundidades medidas forem de montante e jusante temos:
Verifica-se também o número de Froude para determinar o tipo de escoamento:
 (Equação 4)
F>1,0 – Regime torrencial ou supercítico
F<1,0 – Regime Fluvial ou subcrítico
O comprimento do ressalto deve variar de 5 a 7 vezes a profundidade a jusante. Isso pode ser demonstrado experimentalmente.
(Equação 5)
Também de origem empírica, pode-se estimar a perda de carga, ou dissipaçãoo de energia:
Equação 6)
Quanto à vazão num vertedor: 
Vertedouro retangular de soleira delgada
Equação 7)
Vários autores propuseram fórmulas para o cálculo do coeficiente de vazão.
Para este experimento, será usada a equação de Francis:
Equação 8)
Placas de orifício são utilizadas como uma forma confiável para medir a vazão em uma tubulação de maneira confiável. O orifício provoca uma contração do jato a jusante da abertura do orifício. Para um escoamento fluido incompressível, pode-se aplicar a equação de Bernoulli entre os pontos a montante e a jusante da placa. 
Trabalhando com a equação obtém-se a seguinte equação:
Equação 9)
3) Equipamentos 
· Trena
· Canal de estudo
· Vertedor de parede espessa
· Placa de orifício
4) Experimento Realizado
Primeiramente, provocamos a transformação do escoamento do regime de fluvial para torrencial, através do rebaixamento do nível d’água até abaixo da altura crítica. Posteriormente, colocou-se uma comporta, provocando a transição do regime de escoamento torrencial para o fluvial, tendo como consequência o estabelecimento do ressalto hidráulico à montante da comporta.
Logo após, realizaram-se aferições de altura anterior e posterior ao ressalto utilizando-se a ponta linimétrica, assim como as pressões estáticas e dinâmicas, , no regime supercrítico e subcrítico. Após a aferição das alturas à jusante e à montante do ressalto, realizou-se a determinação da perda de carga, assim como se estabelece o tipo de escoamento.
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5) Resultados das Medições 
Tabela 1- Dados do canal
Tabela 2- Medição do Ressalto
6) Análise dos resultados
7) Conclusão