Condutos Livres-Movimento Bruscamente Variado e Ressalto Hidráulico

UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA CENTRO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL HIDRÁULICA Prof Homílcar José Almeida Figueira UNIDADE III CONDUTOS LIVRES 4 MOVIMENTO BRUSCAMENTE VARIADO Referências bibliográficas básicas SILVESTRE P Hidráulica geral Rio de Janeiro Livros Técnicos e Científicos Editora SA 1985 316 p PORTO R de M Hidráulica básica São Carlos Publicação EESCUSP 1998 540 p Projeto REENGE 07092025 2 44 Ressalto Hidráulico É um fenômeno local característico apenas nos condutos livres que ocorre quando da passagem brusca do regime de escoamento supercrítico ou torrencial para o subcrítico ou fluvial Obs nos condutos forçados o fenômeno característico é o golpe de aríete transiente hidráulico No ressalto hidráulico o número de Froude passa obrigatoriamente por Fr 1 Supercrítico Fr 1 Crítico Fr 1 Subcrítico yc yn1 Nn1 I Ic Nn2 I Ic Nc Nc yn2 RESSALTO HIDRÁULICO Ou seja Escoamento supercrítico ou torrencial Escoamento subcrítico ou fluvial 441 Importância do Ressalto Hidráulico Funciona como dissipador de energia cinética a energia cinética é responsável pela erosão a jusante das barragens de gravidades e das adufas ou comportas Pode ser usado como dispositivo de mistura rápida nas estações de tratamento de água e esgoto devido a grande turbulência formada na passagem de um regime para outro Funciona como dispositivo de aeração tem importância no tratamento de esgotos onde as bactérias responsáveis pela formação de matéria orgânica em compostos estáveis e sem inconvenientes necessitam de oxigênio 41 Introdução Ocorre sempre que houver mudança no regime do escoamento subcrítico para supercrítico ou viceversa 42 Características Linhas de corrente com curvaturas acentuadas Em razão disto a distribuição de pressões não é hidrostática Não se aplicam as leis estabelecidas para o regime uniforme por exemplo V nRh2312 O movimento ocorre em trechos pequenos isto permite desprezar o atrito da água com as paredes do canal ou da estrutura que está causando o movimento 43 Ocorrências Escoamento sobre vertedores Movimento Bruscamente Variado Acelerado MBVA Escoamento sobre barragens de gravidade de peso MBVA Ressalto hidráulico Movimento Bruscamente Variado Retardado MBVR Obs para um canal de seção retangular ΔE y2 y13 4 y1 y2 Energia dissipada pelo ressalto E E γ Q ΔE cm kgfms Ou E γ Q ΔE75 cm cv Em que γ 1000 kgfm3 Q em m3s ΔE cm kgfmkgf Sendo p1 γ y1 e p2 γ y2 Em que γ peso específico do fluido y altura relativa ao centro de gravidade da figura triângulo y1 y12 e y2 y22 Assim Fx γ y12 A1 γ y22 A2 Para canal retangular A b y logo Fx γ y122 b y1 γ y222 b y2 Fx γ y122 b γ y222 b B 47 Energia Dissipada pelo Ressalto Hidráulico Perda de energia no ressalto hidráulico ΔE ΔE E1 E2 Em que ΔE perda de energia no ressalto hidráulico kgfmkgf E1 energia específica na seção 1 kgfmkgf E2 energia específica na seção 2 kgfmkgf Logo ΔE y1 V122g y2 V222g Levando B para A temse γ y122 b γ y222 b ρ Q V2 V1 Sabendose que V1 qy1 V2 qy2 γ ρ g Assim ρ g y122 b ρ g y222 b ρ Q qy1 qy2 b e depois por ρ temse g2 y12 g2 y22 Qb qy1 qy2 g2 y12 y22 q qy1 qy2 ε y1 y2 y1 y2 q2 y1y2y1 y2 m m c y1 y2 y1y2 g2 y1 y2 y1 y2 q2 y1 y2 y1y2 y1 y2 y1 y22 g2 q2 y1 y2 y1 y2 2 q2 g y12 y2 y1 y22 2 q2 g