Dimensionamento Hidráulico de Canais - Guia Prático e Exemplos

Hidráulica Canais dimensionamento Profª Maiara Foiato Email maiarafoiatounoescedubr Dimensionamento hidráulico Regime de escoamento permanente uniforme Conhecendo Q n e I calcular A e Rh tentativas Fixase uma b ou h Onde Q é a vazão escoada no canal m³s A é a área molhada na seção transversal m² Rh é o raio hidráulico do canal m I0 é a declividade do fundo do canal mm n é um coeficiente dado em função da rugosidade das paredes e do fundo do canal Dimensionamento hidráulico Exemplos b h A P Rh ARh23 Diâmetro A P Rh ARh23 θ A Rh ARh23 Retangulartrapezoidal Circular água a meia altura da seção Circular água em alturas variadas Recomendações complementares Velocidades médias compatíveis com o revestimento para que não ocorra erosão e deposição no canal Fonte Porto 2006 Recomendações complementares Folga 20 cm mínima Folga 02 h 20 de h Dimensionamento hidráulico Exemplo Um canal retangular com base de 10 m declividade de 50 cmkm e coeficiente de rugosidade de 0014 transporta 50 m³s de água Calcule qual a altura de água necessária para atender esta condição I 50 cmkm 00005 mm Para base 10 m tentase chegar na igualdade por tentativa e erro b h A P Rh ARh23 10 23 23 146 15753 3114 10 231 2310 1462 15800 3133 50 𝑥 0014 0000512 3130 3130 3130 OBS chegar no valor mais próximo possível base 10 m altura 231 m Dimensões de área molhada para escavação devese prever a folga conforme slide anterior Seções de máxima eficiência hidráulica A seção transversal de um conduto livre é de máxima eficiência quando para determinada área e declividade a vazão é máxima O raio hidráulico deve ser máximo portanto quando o perímetro molhado for mínimo De modo geral os canais são dimensionados para operarem com máxima eficiência porém nem sempre as condições do local de execução permitem obter estas seções Devido a facilidade de execução os canais de seção trapezoidal são os mais utilizados Seção retangular Geometria ótima b 2h Portanto A 2hh ou A 2h2 P 2h 2h ou P 4h Rh 2h24h ou Rh h2 Seções de máxima eficiência hidráulica Seção trapezoidal Entre as seções trapezoidais com m constante existe uma de maior eficiência Sendo A e m constantes b e h variáveis e isolando b na fórmula da área temos que o perímetro é P A h mh 2h m2 1 Seções de máxima eficiência hidráulica Seção trapezoidal máxima eficiência Igualando a expressão anterior a zero e derivandoa em relação a h temos A h2 2 m2 1 m que é a área de maior eficiência para as condições admitidas Igualandose as duas fórmulas da área temos que b 2h m2 1 m que permite dimensionar as seções trapezoidais de máxima eficiência em função de b h e m De modo semelhante se obtém o perímetro molhado e o Rh de máxima eficiência P 2h 2 m2 1 m Rh h 2 Seção circular Máxima eficiência é quando h 094D e não quando a seção está completamente cheia Seções de máxima eficiência hidráulica Exemplo Dimensionar um canal para operar na condição de máxima eficiência com seção retangular vazão de 25 m³s declividade de 0003 mm e rugosidade n0030 Seções de máxima eficiência hidráulica 𝑄 𝐴 𝑅ℎ23 𝐼12 𝑛 25 2ℎ2 ℎ 223 000312 0030 10868 ℎ2 ℎ 223 10868 ℎ83 h 245 m b 2h 490 m A 12 m² P 98 m Rh 1224 m Observação Verifique que poderíamos ter uma seção com a mesma área 12 m² mas que não estaria operando em máxima eficiência maior valor de Rh A 12 m² P 10 m Rh 120 m 120 1224 A 12 m² P 11 m Rh 109 m 109 1224