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HIDRÁULICA
Jonas Pacheco
CONDUTOS LIVRES
CONDUTOS LIVRES 
 
O escoamento de água em um conduto livre, tem como característica principal o fato de apresentar uma superfície livre, sobre a qual atua a pressão atmosférica. 
Rios, canais, calhas e drenos são exemplos de condutos livres de seção aberta, enquanto que os tubos operam como condutos livres quando funcionam parcialmente cheios, como é o caso das galerias pluviais e dos bueiros. 
 
Os canais são construídos com uma certa declividade, suficiente para superar as perdas de carga e manter uma velocidade de escoamento constante. 
Os conceitos relativos à linha piezométrica e a linha de energia são aplicados aos condutos livres de maneira similar aos condutos forçados. 
 
A solução de problemas hidráulicos envolvendo canais é mais difícil do que aqueles relativos aos condutos forçados. 
Nos condutos forçados, a rugosidade das paredes é bem definida pelo processo industrial e pelos materiais utilizados, o mesmo não ocorrendo com os canais naturais e os escavados em terra, onde a incerteza na escolha do coeficiente de rugosidade é muito maior do que nas tubulações. 
Quanto aos parâmetros geométricos, nos condutos forçados as seções são basicamente circulares, enquanto os canais apresentam as mais variadas formas. 
 ELEMENTOS GEOMÉTRICOS DE UM CANAL 
 
- Seção transversal: é a seção plana do conduto, normal á direção do escoamento; 
- Seção molhada: é a parte da seção transversal do canal em contato direto com o líquido; 
- Perímetro molhado: corresponde a soma dos comprimentos (fundo e talude) em contato com o líquido; 
- Raio hidráulico: é a razão entre a seção molhada e o perímetro molhado; 
- Borda livre: corresponde a distância vertical entre o nível máximo de água no canal e o seu topo. 
FORMA GEOMÉTRICA DOS CANAIS 
 
 A maioria dos condutos livres apresentam seção trapezoidal, retangular ou circular. 
 
 
Seção trapezoidal 
 Seção retangular 
Seção circular (50%)
 Calcular a seção, o perímetro molhado e o raio hidráulico para o canal esquematizado a seguir (talude = 1 : 0,58) 
 
 
Calcular a seção, o perímetro molhado e o raio hidráulico para o canal de terra com as seguintes características: 
Largura do fundo = 0,3 m;
inclinação do talude - 1:2; 
e profundidade de escoamento = 0,4 m. 
 FÓRMULA PARA DIMENSIONAMENTO DE CANAIS (FÓRMULA DE MANNING) 
 
 A fórmula de Manning é de uso muito difundido, pois alia simplicidade de aplicação com excelentes resultados práticos. 
Devido a sua intensa utilização, estão disponíveis na literatura valores para o seu fator de rugosidade que cobrem a maioria das situações encontradas na prática. 
 Determinar a velocidade de escoamento e a vazão de um canal trapezoidal com as seguintes características: 
inclinação do talude = 1:1,5; 
declividade do canal de 0,00067 m/m, 
largura do fundo = 3,5 m 
e profundidade de escoamento = 1,2 m. 
Considera um canal com paredes de terra, reto e uniforme. 
Determinar a declividade “i” que deve ser dada a um canal retangular para atender as seguintes condições de projeto: 
Q = 2 m3/s; 
h = 0,8 m; 
b = 2 m e paredes revestidas com concreto em bom estado (n = 0,014). 
 Fórmula de Manning para condutos circulares parcialmente cheios 
 
 A fórmula de Manning também é bastante utilizada para o dimensionamento de drenos e bueiros. Neste caso utiliza-se a equação abaixo: 
Dimensionar dreno subterrâneo, supondo:
 
Q = 0,73L/s, 
i = 0,002 m/m, 
tubo de PVC corrugado – n = 0,016 e 
h/D = 0,6. 
Um bueiro circular de concreto (n = 0,014) deverá conduzir uma descarga máxima prevista de 5250 litros por segundo. O declive será de 0,01 por 1000. 
Exige-se que a seção transversal de escoamento atinja no máximo 90% da seção total. Calcule o diâmetro deste bueiro.
Para um bueiro circular de 200 cm de diâmetro conduz água por baixo de uma estrada com uma lâmina de 120 cm. 
Sabendo-se que I = 0,1 por 1000 e n = 0,016, calcule V e Q.