Apostila Lab Ressalto HIdráulico
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rodolfoTexto digitadoESCOLA POLITCNICA
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rodolfoTexto digitadoDEPARTAMENTO DE ENGENHARIA HIDRULICA E AMBIENTAL
rodolfoTexto digitado
rodolfoTexto digitadoPHA 3201 - HIDRULICA AMBIENTAL
rodolfoTexto digitado
rodolfoTexto digitadoROTEIRO DE LABORATRIOEXPERINCIA: RESSALTO HIDRULICO
rodolfoTexto digitadoAdaptao: 2015
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rodolfoTexto digitadoPreparado pelos professores Podalyro Amaral de Souza Paolo Alfredini (reviso 2000)
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rodolfoTexto digitado
-
Q
Fluvial
Torrencial yc
RESSALTO HIDRULICO
1. Introduo Num canal, a passagem do regime fluvial para o torrencial ocorre sem que se
verifique descontinuidade no perfil na linha d'gua: um exemplo desta mudana de
regime pode ser verificado quando um escoamento passa sobre uma soleira
descarregadora (vertedor tipo Creager), como na Figura 11:
Figura 11 -Transio entre tipos de escoamentos
A passagem do regime torrencial para o fluvial j no se faz de maneira contnua.
Como essa passagem exige que a linha d'gua seja crescente, ocorre uma instabilidade
no escoamento e, consequentemente, uma descontinuidade na linha d'gua. Este fenmeno denominado RESSALTO HIDRULICO (Ver Figura 12). Pode-se ento dizer que RESSALTO HIDRULICO o fenmeno caracterizado pela passagem brusca do regime torrencial para o regime fluvial num escoamento de lquido com superfcie livre.
Figura 12 - Ressalto Hidrulico
Q
Fluvial
Torrencial
rodolfoTexto digitado
rodolfoTexto digitado
rodolfoTexto digitado1
-
A mais importante aplicao do ressalto hidrulico na Engenharia Civil como
mecanismo dissipador de energia dos escoamentos torrenciais provocados nas obras de
aproveitamento hidreltricos. A dissipao de energia que se verifica em um ressalto
devida elevada turbulncia nele presente.
2. Tratamento Analtico
2.1 -O nmero de Froude
Reportando-nos Figura 9, o adimensional (positivo) denominado NMERO DE FROUDE, denotado por F, :
Equao 64
A Equao 57 pode ser transformada em:
F = 1
Equao 65
Observando-se a Figura 10 e, tendo-se em conta a Equao 65 que vale para
H=Hmin, pode-se concluir que:
F>1 Regime Torrencial F=1 Regime crtico F
-
Equao 67
A Equao 66, aps a eliminao de V2 pelo uso da Equao 67 e posterior
simplificao, leva a:
Equao 68
Que relaciona as PROFUNDIDADES CONJUGADAS com o nmero de Froude F1 do escoamento torrencial.
Figura 13 - Volume de Controle contendo o Ressalto Hidrulico
2.3 - Perda de Carga
As cargas especficas nas sees 1 e 2 so respectivamente :
Equao 69
e
Equao 70
A perda de carga no ressalto hidrulico ento dada por:
Equao 71
Usa-se a Equao 67 para eliminar V2 da Equao 71 e obtm-se aps
simplificaes:
Equao 72
2.4 - Eficincia de Dissipao de Energia
A eficincia da dissipao de energia para cada ressalto formado dada pela equao:
Equao 73
V12
2gH1 = y1+
V22
2gH2 = y2+
H =(y2 - y1)3
4y1y2
12
y2y1
= ( 1 + 8F12 - 1)
(%) = .100HH1
V1By1= V2By2= Q
Q
C
1 2
gBy22/2gBy12/2y1
y2
x
H1 - H2 =H = - y2 + y1V22
2gV12
2g-
rodolfoTexto digitado3
-
Onde H dado pela Equao 72.
3.Verificao Experimental
3.1 - Objetivo
Esta experincia tem por objetivo a verificao experimental das profundidades
conjugadas, da perda de carga, da eficincia de dissipao de energia e do comprimento
do ressalto.
3.2 - Montagem
A montagem consta, basicamente, de um canal prismtico de seo retangular e
declividade nula. Neste canal, na parte de montante, h um vertedor Creager que alm de
servir de medidor de vazo tambm proporciona a ocorrncia de escoamento torrencial
em seu p. No fundo da extremidade de jusante do canal h uma comporta plana
articulvel que permite a formao de escoamento fluvial no trecho entre ela e o p do
vertedor.
H tambm uma ponta micromtrica para a medio da profundidade torrencial y1
e uma ponta limnimtrica para a medio da carga no Creager.
fotografia 6 -Vista Lateral da Bancada de Ressalto Hidrulico
3.3 - Procedimentos
(a) Posicione a comporta em uma inclinao conveniente e regule a vazo at fixar
o ressalto imediatamente a jusante de ponta micromtrica que mede y1. Leia a
rodolfoTexto digitado4
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carga no vertedor Creager e obtenha a vazo segundo a equao da vazo
fornecida;
(b) Mea, com a ponta de medida, a profundidade torrencial y1 e, com uma escala
milimetrada, a profundidade fluvial y2;
(c) Estime o comprimento L do ressalto com a escala milimetrada;
(d) Repita, para duas outras vazes, os procedimentos de (a) a (c).
3.4 - Orientaes Complementares
conveniente medir a largura B do canal.
A ponta micromtrica deve ser zerada junto ao fundo do canal.
Para se verificar a equao das profundidades conjugadas, deve-se adotar como
corretos os valores experimentais de y1 e Q. Assim, podem ser calculados os valores de
y2 "tericos", que devem ser comparados com os de y2 experimentais.
As perdas de carga e as eficincias de dissipao de energia devem ser calculadas
tanto para os valores experimentais como para os valores tericos de y2.
Confronte os comprimentos estimados para os ressaltos com os fornecidos pela
frmula emprica de Chertoussov:
Equao 74 L = 10,3y1(F1 - 1)0,81
rodolfoTexto digitado5