Exercícios Canais

CÁLCULO DO ESCOAMENTO EM CANAIS - SEÇÕES CIRCULARES E SEMICIRCULARES Velocidade e Vazão Máximas

O valor máximo para a velocidade das águas num conduto circular, ocorre quando o conduto está parcialmente cheio com y=0,81D.

É importante notar que a maior vazão que se pode conseguir, em determinado conduto, não é a que se obtém com o conduto funcionando completamente cheio, mas sim, com y = 0,95D.  A vazão irá aumentando até o ponto mencionado, para depois sofrer uma pequena redução, decorrente do enchimento completo do conduto (maior resistência).

Para o Escoamento a Meia Seção

Para o Escoamento a Seção Plena

Para Condutos Parcialmente Cheios

SEÇÃO RETANGULAR A forma retangular geralmente é adotada nos canais de concreto e nos canais abertos em rochas. Tratando-se de seção retangular, a mais favorável é aquela para a qual a base b é o dobro da altura h.

SEÇÃO TRAPEZOIDAL Para determinada seção de escoamento A, a forma mais econômica será aquela que levará à maior velocidade e ao menor perímetro. Dos hexágonos de mesma seção, o hexágono retangular é o que tem o menor perímetro. Nem sempre essa seção pode ser adotada; se não houver revestimento, a inclinação das paredes laterais do canal deverá satisfazer ao talude natural das terras, para sua estabilidade e permanência. O Quadro 8.1 apresenta valores médios comuns para os taludes dos canais abertos. Os valores estabelecidos de A e de h, a seção mais vantajosa é a de um semi-hexágono semi-hexágono regular (= 60º), conforme a figura a seguir.

CÁLCULO DO ESCOAMENTO EM CANAIS - SEÇÕES CIRCULARES E SEMICIRCULARES SEÇÕES MUITO IRREGULARES  No cálculo das condições hidráulicas dos canais que apresentam seções transversais muito irregulares ou seções duplas, obtêm – se resultados melhores quando se subdivide a seção em partes cujas profundidades não sejam muito diferentes.

SEÇÃO COM RUGOSIDADES DIFERENTES O perímetro molhado de uma mesma seção pode incluir trechos de diferentes graus de rugosidade, n1, n2, n3, etc. Para os cálculos hidráulicos admitese um grau de rugosidade média obtido pela seguinte expressão de acordo com Forchheimer.

 No caso, por exemplo, para efeito de cálculo, o canal poderia ser subdividido em duas partes, de seções de escoamento A1 e A2. A linha imaginária ab não seria levada em conta na determinação dos  perímetros molhados daquelas seções.  Neste caso a vazão total é a soma das duas vazões, ou seja, Q=Q1+Q2

LIMITES PRÁTICOS DA VELOCIDADE  Nos canais, assim como nos encanamentos, a velocidade média da á gua normalmente não se afasta de uma gama de valores não muito ampla, imposta pelas boas condições de funcionamento e manutenção. Dois limites extremos são estabelecidos na prática, ou seja, limite inferior: velocidade média mínima; e limite superior: velocidade média máxima.

Limite Inferior Este limite é estabelecido para evitar a deposição de materiais em suspensão.

Limite Superior Este limite é fixado de modo a impedir a erosão das paredes.

CÁLCULO DO ESCOAMENTO EM CANAIS - SEÇÕES CIRCULARES E SEMICIRCULARES VELOCIDADES PRÁTICAS São os valores mais comuns usados na prática.

DECLIVIDADES LIMITE A rigor é a velocidade que é estabelecida e esta é função da declividade, em consequência dos limites estabelecidos para a velocidade, decorrem limites para a declividade. Os valores apresentados a seguir são apenas indicativos.

Coletores de Esgoto A velocidade é função da declividade, em consequência dos limites estabelecidos para a velocidade, decorrem limites para a declividade. Os valores apresentados a seguir são apenas recomendações.

Exercícios

1.Calcular a descarga e a declividade de um canal semi-circular, com 1,0m de diâmetro e paredes revestidas de concreto, acabamento ordinário, sendo 1,5m/s a velocidade da água. 2.Dimensionar um canal para uma vazão de 0,5m 3/s, e uma declividade de 0,9m/Km, admitindo que se possa utilizar uma seção semi-circular com revestimento de cimento alisado. 3.Um coletor de esgoto com 200mm de diâmetro tem declividade de 0,9%. Calcular a velocidade e a descarga a meia e plena seção. Manilha de cerâmica n=0,013 Meia seção e seção inteira. 4.Que diâmetro deve ser dado ao emissário de uma rede de esgoto com a vazão de 150l/s e declividade de 0,2%, se no mesmo deve trabalhar no máximo a meia seção. ( n=0,013) 5.Num emissário, com 0,60m de diâmetro, a altura molhada é de 0,24 e a descarga de 85l/s. Calcular a velocidade da água e a declividade que deve ter o conduto. (a) com n = 0,013 e (b) e se for de PVC?