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AULA PRÁTICA – 8
DIMENSIONAMENTO DE CONDUTOS LIVRES (Canais)
a) Equação da Resistência
V = K. R^23. J^12 ( STRICKLER )^1.^ R^23. J^12
n
V = ( MANNING )
b) Equação da Continuidade
Q = A.V
Onde: Q = Vazão ( m^3 /s ); A = Área da seção molhada ( m^2 ); K = Coeficiente de rugosidade de Strickler; n = Coeficiente de rugosidade de Manning;
V = Velocidade de escoamento ( m/s ); R = Raio hidráulico ( m ) → R = A / P ( P = Perímetro molhado );
J = Declividade do fundo ( m/m ).
Existem basicamente dois casos distintos para resolução de problemas
envolvendo condutos livres:
CASO I :
Dados: K, A, R , J Deseja-se conhecer: Q ou V
Dados: K, A, R , Q Deseja-se conhecer: J Neste caso, a solução é encontrada com a aplicação direta da fórmula:
Q = A. K. R^23. J^12 ou n
R J A
Q
= →→→→ Lembrar que: Q = A.V
CASO II :
Dados: Q, K, J Deseja-se conhecer: a seção do canal ( A, R )
Neste caso, existem três maneiras de se solucionar o problema:
♦ MÉTODO DA TENTATIVA ( será utilizado em Hidráulica);
♦ Algebricamente; ♦ Graficamente.
MÉTODO DA TENTATIVA:
Q = A. K. R^23. J^12 →→→→
(^12)
(^23)
.
K J
Q
A R =
Existem diversas combinações de GEOMETRIA que satisfazem os dados fornecidos.
SOLUÇÃO: Fixar b ou h.
Dados conhecidos
b
h ou
b
h
III - INFORMAÇÕES IMPORTANTES
a) Declividade de canais:
Vazão ( m^3 /s) Declividade ( % ) Porte
10 0,01 a 0,03 Grande
3 a 10 0,025 a 0,05 Mediano
0,1 a 3 0,05 a 0,1 Pequeno
< 0,1 0,1 a 0,4 Muito pequeno
b) Inclinação dos Taludes (valores de m ):
Material das paredes Canais pouco profundos ( h < 1 m )
Canais profundos ( h > 1 m) Rochas em boas condições 0 0,
Argilas Compactas 0,5 1,0 ou 0,
Limo Argiloso 1,0 1,0 ou 1,
Limo Arenoso 1,5 2,
Areias Soltas 2,0 3,
c) Limites de velocidade:
Material Velocidade máxima ( m/s )
Terreno Arenoso Comum 0,
Terreno de Aluvião 0,
Terreno Argila Compacta 1,
Cascalho grosso , Pedregulho, Piçarra 1,
Alvenaria 3,
Concreto 6,
d) Coeficiente de Rugosidade de Strikler ( K )
Material K ( m1/3^ / s )
Concreto 60 a 100
Tubos de Concreto 70 a 80
Asfalto 70 a 75
Tijolos 60 a 65
Argamassa de cascalho ou britas 50
Pedras assimétricas 45
Canal aberto em rocha 20 a 55
Canal em Terra ( sedimentos médios )
58 a 37
Canal gramado 35
e) Folga ou borda-livre
h
folga ♦^ Folga^ ≥^ 20 cm ( mínima )
♦ Folga = 0,2 h ( 20% de h )
EXERCÍCIOS PROPOSTOS ( CANAIS)
- Calcular a Vazão transportada por um canal revestido de nata de cimento (n = 0, ou K = 83) tendo uma declividade de 0,3%o. As dimensões e forma estão na figura abaixo. Verificar o valor da velocidade média de escoamento.
2)- Calcular a vazão transportada por um canal de terra dragada (n = 0,025), tendo declividade de 0,4%o. As dimensões e formas estão na figura abaixo.
3)- Calcular a vazão transportada por um tubo de seção circular, diâmetro de 500 mm, construido em concreto ( n = 0,013 ). O tubo está trabalhando à meia seção , em uma declividade é de 0,7%.
4)- Um BUEIRO CIRCULAR de concreto (n = 0,015) deverá conduzir uma vazão máxima prevista de 2,36 m^3 /s com declive de 0,02 %. Determine o DIÂMETRO do bueiro de forma que a ALTURA da seção de escoamento atinja no máximo 90 % do diâmetro do bueiro (h=0,9D).
b = 4,0 m
h = 2,0 m
h = 1,6 m
b = 1,20 m
m =1,
D
h
