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Download HIDRULICA E HIDROLOGIA APLICADA - CANAI  E HIDROLOGIA APLICADA - CANAIS TARSO LUS CAVAZZANA Engenheiro Civil, Mestre em Recursos Hdricos e Tecnologias Ambientais, MBA em Gesto

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  • HIDRULICA E HIDROLOGIA APLICADA - CANAIS

    TARSO LUS CAVAZZANA

    Engenheiro Civil, Mestre em Recursos Hdricos e Tecnologias Ambientais, MBA em Gesto Empresarial

    tarsocavazzana@yahoo.com.br

  • Plano de ensino

    CARGA HORRIA SEMANAL: 04 Horas/Aula (03

    Teoria + 01 Laboratrio)

  • DESENVOLVIMENTO DA DISCIPLINA

    Intensa participao em aula buscando raciocinar e

    assimilar o contedo trabalho

    Analogias da Hidrulica com o contedo j assimilado

    de Fsica Hidrulica I pelo aluno

    Exemplos prticos de aplicao em vrias reas da

    Engenharia

    Projeo de slides de obras e rios para visualizao

    dos conceitos fsicos da matria

    Aulas de experimentos em laboratrio e expositivas

    Trabalho didtico voltado aplicao de conceitos

  • EMENTA

    Escoamentos com superfcie livre

    Nmero de Froude

    Canais

    Movimento Uniforme

    Dissipadores de Energia

    Modelos reduzidos

    Pluviometria e Drenagem

  • OBJETIVOS GERAIS

    Desenvolver o raciocnio, o interesse e a intuio

    tcnico-cientfica do aluno.

    Incentivar o interesse pelo conhecimento da hidrulica

    e da hidrologia.

    Desenvolver no aluno a necessria conceituao da

    importncia de compatibilizar os conceitos de

    engenharia hidrulica e hidrolgica com as condies

    de meio ambiente circundante.

  • OBJETIVOS GERAIS

    Apresentao da circulao e escoamento da gua na

    natureza e fenmenos correlatos.

    Quantificao desses fenmenos de escoamentos para

    aplicao em engenharia civil.

  • OBJETIVOS ESPECFICOS

    Desenvolver no aluno aptido para a utilizao de

    conceitos da Hidrulica e Hidrologia na Engenharia

    Civil.

    Desenvolver aptido para resoluo de projetos de

    obras hidrulicas e seu embasamento hidrolgico.

    Fornecer subsdios para o aprendizado de outras

    disciplinas que utilizem os conhecimentos da hidrulica

    e hidrologia.

  • OBJETIVOS ESPECFICOS

    Quantificao de fenmenos hidrolgicos: chuva,

    evapotranspirao, infiltrao e escoamento superficial

    utilizando modelos matemticos determinsticos e

    estatsticos.

    Aplicaes prticas.

  • CONTEDO PROGRAMTICO

    Movimento Permanente Uniforme em Canais.

    Canais retangulares, trapezoidais naturais e artificiais.

    Rugosidade.

    Perfil de Velocidades.

    Dimensionamento de Canais.

    Retificao de Canais.

    Movimento Turbulento Uniforme em Canais.

    Movimento Variado nos Canais.

  • CONTEDO PROGRAMTICO

    Escoamento Crtico

    Ressalto Hidrulico

    Remanso

    Semelhana Dinmica

    Modelos reduzidos

    Pluviometria e Projetos de Drenagem

  • AVALIAO

    NP1=0,7xP1+0,3xT1

    NP2=0,7xP2+0,3xT2

    MF=(NP1+NP2)/2; Se MF>7, Aprovado, seno, Exame

    Nota mnima no Exame = 10-MF para aprovao

  • BIBLIOGRAFIA - Bsica

    LENCASTRE, A Manual de Hidrulica Geral, Editora

    Edgard Blucher, So Paulo, 2000.

    AZEVEDO NET, J. M. Manual de Hidrulica. Editora

    Edgard Blucher, So Paulo, 2000.

    GARCEZ, L. N.; ALVAREZ, G. A Hidrologia, Edgard

    Blucher, So Paulo, 1999.

    VILELA, S. M; MATTOS, A Hidrologia Aplicada

    Editora MC Graw Hill, So Paulo, 2000.

  • BIBLIOGRAFIA - Complementar

    PIMENTA, C. F. Curso de Hidrulica Geral Editora

    Guanabara II, Rio de Janeiro, 1981.

    CHOW, V. T. Open-Channel Hydraulics. Editora Mc

    Graw Hill International, 2000.

  • Movimento Permanente Uniforme em Canais

  • Observar que estamos aplicando os conhecimentos

    de Hidrulica I para Hidrulica de Canais

    Conservao da massa - continuidade

    Equao da conservao de massa

  • Velocidade mdia :

    Para locais contguos, nas seces 1, 2, n, vem:

    V1 x A1 = V2 x A2 = Vn x An

    Para junes de linhas em uma seco At, vem:

    Vt x At = V1 x A1 + V2 x A2 + Vn x An = Q1+Q2+Qn=Qt

    Equao da conservao de massa na prtica

  • Dado um canal trapezoidal de b=6m, B=10m, y=4m,

    velocidade a 60 de 5m/s, calcule a vazo volumtrica

    e mssica. Massa especfica=1000kg/m3 .R: 80m3 /s,

    80.000kg/s.

    Calcular a vazo mssica aps um afluente de 2m3 /s.

    Re: 78.000kg/s.

    Calcular a vazo volumtrica, em relao a seco

    inicial, aps um efluente de 5000 kg /s. Re: 75m3/s.

    Exerccio 07/08/2012

  • TOMADA DE MEDIDAS DE LMINA, COTA DE FUNDO E

    CARGA DE VELOCIDADE POR yc E MANNING AO

    LONGO DO CANAL EXPERIMENTAL,INCLUSIVE

    IDENTIFICANDO AS SINGULARIDADES, CURVAS DE

    REMANSO E PROPRIEDADES DO RESSALTO

    HIDRULICO.

    PRTICA 21/8TB-24/8TC-28/8TC-31/8TA

  • Atuao de foras de

    presso, cisalhantes e

    de campo, sem perdas

    s descreve a trajetria,

    n a perpendicular a s.

    Eq QDM diferencial

    Quantidade de movimento

  • QDM para fluido ideal incompressvel (0=):

    QDM para fluido ideal incompressvel em MPU (Eq. de

    Euler para escoamentos unidimensionais):

    que, entre os pontos P1 e P2, fica:

    Equao da energia total, ou Bernoulli (H=Energia/)

    Equao da quantidade de movimento sem perdas - ideal

  • QDM para fluido real incompressvel com perdas por

    atrito hp entre P1 e P2:

    QDM para fluido real incompressvel com perdas por

    atrito hp entre P1 e P2 em MPU:

    Equao da energia total, ou Bernoulli (H=Energia/)

    para fluidos reais, incompressveis em MPU. Utilizado

    na prtica

    Equao da quantidade de movimento com perdas - real

  • Significados fsicos:

    z = cota ou carga de posio

    p/ = carga de presso, efetiva ou piezomtrica

    V2 /2g = carga de velocidade ou cintica

    hp = energia perdida ou perda de carga

    z + p/ = cota ou altura piezomtrica, define a linha

    piezomtrica ou linha de carga efetiva

    z + p/ + V2 /2g = carga total, H, define a linha de energia

    ou do gradiente hidrulico e plano de carga efetivo (PCE)

    Equao da quantidade de movimento com perdas - real

  • Equao da quantidade de movimento - Ilustrao

  • Equao da quantidade de movimento tubo de corrente

  • Equao da quantidade de movimento V = cte

  • Nos canais a linha dgua fica posicionada na LE.

    Equao da quantidade de movimento V = cte

  • A equao da energia desenvolvida para um tubo de

    corrente, de maneira geral, tambm se aplica a superfcie

    livre a partir do fundo de um canal, altura de lquido e

    velocidade mdia em cada seo, conforme a figura:

    Superfcie livre CM, QDM e Energia-14082012

    PHR

    P/=y

    z

    Patm

  • Sendo:

    Superfcie livre CM, QDM e Energia

  • Exerccio de canal circular, trapezoidal de retangular para

    determinao dos elementos de profundidade hidrulica,

    cota, altura h, lmina y, largura, Rh, Sm, Am, Pm.

    Superfcie livre CM, QDM e Energia-14082012

  • Assim, so vlidas a conservao da massa ou

    continuidade:

    Q=V1xA1=V2xA2=...=VnxAn, 1, 2, n nas sees

    correspondentes.

    VtxAt = V1xA1+V2xA2+...+VnxAn, para separao do par

    total (t) em 1, 2, n sees.

    V1xA1+V2xA2+...+VnxAn= VtxAt, para juno no par total

    (t) de 1, 2, n sees.

    Superfcie livre CM

  • A quantidade de movimento e a equao da energia total se

    mantm, com a diferena de a superfcie estar em Patm e

    o termo (P/)=y, ou seja:

    z = cota ou carga de posio

    p/ = y = carga de presso, efetiva ou piezomtrica

    V2 /2g = carga de velocidade ou cintica

    hp = energia perdida ou perda de carga

    z + y = cota ou altura piezomtrica, define a linha

    piezomtrica ou linha de carga efetiva

    z + y + V2 /2g = carga total, H, define a linha de energia

    ou do gradiente hidrulico e plano de carga efetivo (PCE)

    Superfcie livre QDM

  • Parmetros de sees usuais com ngulos em radianos

  • QDM Exemplo base-semelhana

    s

  • A quantidade de movimento e a equao da energia total se

    mantm, com a diferena de a superfcie estar em Patm e

    o termo (P/)=y, ou seja:

    z = cota ou carga de posio

    p/ = y = carga de presso, efetiva ou piezomtrica

    V2 /2g = carga de velocidade ou cintica

    hp = energia perdida ou perda de carga

    z + y = cota ou altura piezomtrica, define a linha

    piezomtrica ou linha de carga efetiva

    z + y + V2 /2g = carga total, H, define a linha de energia

    ou do gradiente hidrulico e plano de carga efetivo (PCE)

    Superfcie livre QDM

  • Pela Continuidade (Q=VA), tem-se:

    Substituindo os termos na equao da Energia, vem:

    Superfcie livre Exerccios-17/8

  • Superfcie livre

    Calcular a lmina dgua para um canal

    retangular de 0,10m de largura e 50cm de

    altura, com cota de fundo de montante de

    50m e lmina de 0,40m, cota de jusante

    45m.

    Se Q=0,04m3/s, qual o valor de y2? Qual o

    valor da lmina crtica (yc)?

    Obs: yc acha-se com a derivada e y2 teria 2

    valores, mas Hcanal=50cm.

    SOLUO ALTURAS CONJUGADAS.xlsxSOLUO ALTURAS CONJUGADAS.xlsx

  • Superfcie livre Exerccios

  • Na mesma linha do desenvolvimento do fator de atrito para

    escoamentos forados, o nmero de Froude, uma relao

    entre foras de inrcia e gravitacionais foi desenvolvido

    para expressar a relao modelo/prottipo

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