Canais livres - Dimensionamento incluindo a perda de carga

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Canais livres - Dimensionamento incluindo a perda de carga
É fato que os condutos livres estão sujeitos à pressão atmosférica, no mínimo em um ponto da sua seção do escoamento. Pois também são denominados canais que apresentam uma superfície livre de água, ou seja, em contato com a atmosfera.
Desta forma os cursos d’água naturais constituem o melhor exemplo de condutos livres. Além dos rios, funcionam como condutos livres os canais artificiais de irrigação e drenagem, os aquedutos abertos, e de um modo geral, as canalizações onde o líquido não preenche totalmente a seção do canal. Os escoamentos em condutos livres diferem dos que ocorrem em condutos forçados porque o gradiente de pressão não é relevante. 
Sendo assim especificando esses condutos, os escoamentos são mais complexos e com resolução mais sofisticada, pois as variáveis são interdependentes com variação no tempo e espaço. Mas uma importante característica da hidráulica dos canais além da superfície livre, é a deformidade desta. Nos condutos livres, ao contrário do que ocorre nos forçados, a veia líquido tem liberdade de se modificar para que seja mantido o equilíbrio dinâmico. 
Portanto a deformidade da superfície livre dá origem a fenômenos desconhecidos nos condutos forçados, como o ressalto hidráulico e o remanso etc..
Não podemos nos esquecer das formas geométrica dos canais, sendo os canais projetados usualmente em uma das quatro formas geométricas seguintes: Retangular, trapezoidal, triangular e semicircular, sendo a forma trapezoidal a mais utilizada.
Seção transversal de um canal trapezoidal
Elementos característicos da seção de um canal
Área (A) – É a seção plana do canal, normal a direção geral da corrente líquida. Parte da seção transversal que é ocupada pelo líquido;
Profundidade (h) - Altura do líquido acima do fundo do canal;
Área molhada (Am) - É a área da seção molhada; 
Perímetro molhado (P) - Comprimento relativo ao contato do líquido com o conduto;
Largura Superficial (B) - Largura da superfície em contato com a atmosfera; 
Raio hidráulico (R) - Relação entre a área molhada e perímetro molhado; 
Profundidade Hidráulica - Relação entre a área molhada e a largura superficial.
Borda Livre do canal
Desse modo em canais abertos e fechados, deve-se prever uma folga de 20 a 30% de sua altura, acima do nível d’água máximo do projeto. Este acréscimo representa uma margem de segurança contra possíveis elevações do nível dá água acima do calculado, o que poderia causar trasbordamento.
Declividade recomendas para taludes de Canais
Á vista disso Para obter estabilidade das paredes laterais dos canais não-revestidos, a declividade dos taludes deve ser determinada em função da estabilidade do material com o qual se construirá o canal. 
Velocidade da água nos canais
Por esse motivo nos canais o atrito entre a superfície livre e o ar e a resistência oferecida pelas paredes e pelo fundo originam diferenças de velocidades, tendo um valor mínimo, junto ao fundo do canal, e máximo, próximo à superfície livre da água. Devido essa variação da velocidade com a profundidade, trabalha-se com a velocidade média.
Fonte: Manual de hidráulica - 9ª Edição - Engenheiro Miguel Fernández y Fernández, escolhido pelo Prof. Azevedo Netto - (Capítulo 14) 
Fonte eletrônica: 
https://wp.ufpel.edu.br/hugoguedes/files/2018/12/Canais.pdf - Acesso: 23/04/2020 ás 00:00h
https://files.cercomp.ufg.br/weby/up/68/o/3.1__Condutos_livres.pdf - Acesso: 23/04/2020 ás 01:15h
https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/1888933/mod_resource/content/2/Hidr%C3%A1ulica2.pdf - Acesso: 24/04/2020 ás 23:00h
https://ctec.ufal.br/professor/mgn/AulaPratica09A12.pdf - Acesso: 24/04/2020 ás 01:30h