Energia Específica e Ressalto Hidráulico

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Energia Específica e Ressalto Hidráulico 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Procedeu-se leituras de cota de níveis a jusante e a montante da comporta e a montante 
e jusante do ressalto hidráulico. 
Cota do Fundo do Canal à Montante da Comporta: 0,3453m. 
Cota do Fundo à Jusante da Comporta: 0,3416m. 
 Os parâmetros calculados encontram-se nas tabelas abaixo: 
Tabela 01: Lâminas e Energia 
 
Tabela 02: Cálculo da Energia Específica 
 
 
Gráfico 1: Energia Específica 
 
Comporta (cm) NA à Montante (m) NA à Jusante (m) y1 (m) y2 (m) q²/g (m)
1 13,2 0,0544 0,314 0,2907 0,0276 0,000404484
2 13,6 0,1049 0,311 0,2402 0,0306 0,000398998
3 14 0,1429 0,3102 0,2022 0,0314 0,000345127
4 14,4 0,1694 0,3088 0,1757 0,0328 0,000318578
5 14,8 0,1909 0,3045 0,1542 0,0371 0,000342162
6 15,2 0,2075 0,3041 0,1376 0,0375 0,000304119
Determinação de y1' e y2' 
Comporta (cm) yc (m) E (m) y1' y2' E'
1 13,2 0,073954941 0,293093214 3,930771847 0,373200217 3,96313228
2 13,6 0,073619026 0,243657755 3,262743538 0,415653423 3,30971176
3 14 0,070144386 0,206420719 2,882625556 0,447648083 2,942797431
4 14,4 0,068297538 0,180859904 2,572567108 0,480251572 2,648117475
5 14,8 0,069942937 0,161395034 2,20465435 0,530432402 2,307524408
6 15,2 0,067248265 0,145631125 2,046149442 0,557635204 2,165574458
yc médio (m) 0,070534515
Energia Específica 
2 
 
Do gráfico podemos concluir que os valores calculados para y1’ e y2’ estão coerente 
com a curva teórica de energia específica. 
A segunda etapa realizada nesta prática foi o estudo do ressalto hidráulico alguns 
parâmetros e dados sobre esse efeito também foram levantados. 
Tabela 03: Classificação do Escoamento no Ressalto 
 
Tabela 04: Energia Específica no Ressalto 
 
Tabela 05: Determinação do Comprimento do Ressalto 
 
 
Demonstração da Equação 7: 
𝐸 = 𝐸 + ∆𝐸 
Como a perda de carga entre as seções 1 e 2 é desprezada, podemos reescrever o 
balanço de energia como: 
𝐸 = 𝐸 
Desenvolvendo os dois lados da equação, obtemos: 
𝑦 +
𝑞²
2𝑔𝑦
= 𝑦 +
𝑞²
2𝑔𝑦
 
Comporta (cm) Q (m³/s) Fr2 Escoamento y3 medido (m) Fr3 Escoamento y3 calculado (m)
1 13,2 0,018897596 4,386187261 Supercrítico 0,1335 0,412314771 Subcrítico 0,157958234
2 13,6 0,018768988 3,73166765 Supercrítico 0,13 0,426157434 Subcrítico 0,146910848
3 14 0,017456016 3,338834603 Supercrítico 0,124 0,425458153 Subcrítico 0,13339424
4 14,4 0,016771169 3,004670187 Supercrítico 0,12 0,429373962 Subcrítico 0,123936807
5 14,8 0,017380872 2,588540306 Supercrítico 0,119 0,450604323 Subcrítico 0,118524744
6 15,2 0,016386167 2,401456503 Supercrítico 0,117 0,435755456 Subcrítico 0,109979294
Classificação do Escoamento
Comporta (cm) V2 (m/s) V3 (m/s) V2²/2g v3²/2g E2 E3 ∆E23
1 13,2 2,282318308 0,471850077 0,265493214 0,011347732 0,293093214 0,144847732 0,148245482
2 13,6 2,044552066 0,481256102 0,213057755 0,01180466 0,243657755 0,14180466 0,101853094
3 14 1,853080276 0,469247747 0,175020719 0,011222908 0,206420719 0,135222908 0,071197812
4 14,4 1,70438708 0,465865802 0,148059904 0,01106172 0,180859904 0,13106172 0,049798184
5 14,8 1,561623696 0,486859152 0,124295034 0,012081133 0,161395034 0,131081133 0,030313901
6 15,2 1,456548205 0,466842373 0,108131125 0,011108145 0,145631125 0,128108145 0,01752298
Energia Específica no Ressalto
Comporta (cm) q ( (m³/se)/m) Fr2 (m³/s) y3 medido (m) Li/y2 Lj (m)
1 13,2 0,062991985 4,386187261 0,1335 5,9 0,16284
2 13,6 0,062563293 3,73166765 0,13 5,7 0,17442
3 14 0,058186721 3,338834603 0,124 5,4 0,16956
4 14,4 0,055903896 3,004670187 0,12 5,2 0,17056
5 14,8 0,057936239 2,588540306 0,119 4,9 0,18179
6 15,2 0,054620558 2,401456503 0,117 4,7 0,17625
Comprimento do Ressalto
 
 
𝑞²
2𝑔
∗
1
𝑦
−
1
𝑦
= 𝑦 − 𝑦 
𝑞²
2𝑔
∗
𝑦 − 𝑦
𝑦 ∗ 𝑦
= 𝑦 − 𝑦 
𝑞²
𝑔
=
2 ∗ (𝑦 − 𝑦 ) ∗ 𝑦 ∗ 𝑦
𝑦 − 𝑦
 
𝑞²
𝑔
=
2 ∗ (𝑦 − 𝑦 ) ∗ 𝑦 ∗ 𝑦
(𝑦 − 𝑦 ) ∗ (𝑦 + 𝑦 )
 
𝑞²
𝑔
=
2 ∗ 𝑦 ∗ 𝑦
(𝑦 + 𝑦 )
 
 
A equação deduzida acima corresponde a Equação 7 citada anteriormente. 
Demonstração do motivo de se adotar E’ inicial igual a 1,5: 
A energia mínima é dada na lâmina crítica de água, também chamada de yc. 
Aplicando essa incógnita na Equação 3 de Energia Específica, temos: 
𝐸 í = 𝑦 +
𝑞²
2𝑔𝑦
 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 3𝑎 
Como já demonstrado anteriormente, para yc, 
𝑞
𝑔
= 𝑦 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 5 
Substituindo a Equação 5 na Equação 3a temos: 
𝐸 í = 𝑦 +
𝑦
2𝑦
 
Simplificando os termos acima, 
𝐸 í = 1,5𝑦 
Dividindo os termos da equação por yc, 
𝐸 í = 1,5 
4 
 
A dedução acima explica o valor inicial de 1,5, uma vez que esse é o valor mínimo 
para a energia específica adimensionalizada. 
Demonstração que para a comporta em questão na experiência pode-se utilizar a 
equação a seguir: 
𝐹𝑟 =
2
𝑦
𝑦
𝑦
𝑦
+ 1
 
Assim, temos: 
𝐹𝑟 =
𝑉
𝑔𝑦
=
𝑞
𝑔𝑦 𝑦
 
𝐹𝑟 =
𝑞
𝑔𝑦
=
2 ⋅ 𝑦 ⋅ 𝑦
(𝑦 + 𝑦 )
⋅
1
𝑦
 
𝐹𝑟 =
2𝑦
𝑦 + (𝑦 ⋅ 𝑦 )
=
2
𝑦 + (𝑦 ⋅ 𝑦 )
𝑦
 
𝐹𝑟 =
2
𝑦
𝑦
+
𝑦
𝑦
 
𝐹𝑟 =
2
𝑦
𝑦
𝑦
𝑦
+ 1
, 𝑐. 𝑞. 𝑑 
Destacam-se nesta prática a coerência da curva específica teórica com os valores 
calculados encontrados na prática, o estudo do ressalto é particularmente interessante 
principalmente no início da prática onde podemos ver o efeito sendo “construído” a 
medida que se subia a última comporta. 
Os resultados apresentados foram obtidos aplicando-se as equações descritas nos 
tópicos 3 e 4 da descrição experimento, conforme o que fora no solicitado na descrição 
do tratamento a ser dados para as medições feitas. 
 
Conclusão 
Os valores encontrados encontram-se dentro do esperado segundo os parâmetros 
teóricos. Um dos pontos principais é a observação na transição entre regimes, no primeiro 
momento passando de subcrítico para supercrítico e posteriormente do supercrítico para 
o subcrítico, com essa passagem sendo realizada pelo ressalto. O ressalto hidráulico 
estudado tem uma eficiência fraca. 
 
Referências Bibliográficas 
PORTO, R. M. - "Hidráulica Básica", EESC - USP, São Carlos, 4ª edição, 2006, 519p.