Escoamento em canais abertos

ESCOAMENTO EM CANAIS ABERTOS

CANAIS ABERTOS
Definição: São condutores para escoamento que possuem uma superfície livre em contato com a atmosfera, como o que ocorre em um rio, um canal ou uma calha.

TIPOS DE ESCOAMENTO
 Escoamento

uniforme: Possui a inclinação da seção transversal do canal, a rugosidade na fronteira e a profundidade da água constantes.

 Escoamento

variado: Possui uma variação na declividade do canal ou seção transversal. Se houver uma obstrução no escoamento, a profundidade irá se alterar caracterizando o escoamento variado. Este escoamento pode ser classificado em gradualmente variado ou rapidamente variado.

FORMAS DOS CANAIS
 Trapezoidal

(mais utilizada) ou triangular para canais escavados em terra sem revestimento;

 Retangular,

semicircular e também trapezoidal para canais revestidos; (tubos de concreto) para galerias de águas pluviais e esgoto.

 Circular

Equação de Reynolds
Também se usa o número de Reynolds (razão entre forças de inércia e forças da viscosidade) para classificar o escoamento em laminar ou turbulento.

, com

então:

Escoamentos Laminares: Re < 2000

Escoamento Turbulento: Re ≥ 2000

Perímetro Molhado e Raio Hidraúlico
Perímetro molhado é a soma dos segmentos da secção transversal em que a água tem contato com as paredes, se a seção for retangular o perímetro molhado é: Pm é o perímetro molhado; B é a largura do canal; e y é a profundidade ou nível da água. Raio hidráulico é a relação entre a área de escoamento e o perímetro molhado, ou seja:

A

Seção Irregular

Equação de Froude (Fr)
Serve para classificar os escoamentos em Lentos e Rápidos (razão entre forças de inércia e forças da gravidade).

, com

onde: ym é a altura média; A a área de secção transversal do escoamento; e B a largura da superfície livre do escoamento..
Fr < 1 Fr = 1 Fr > 1 Escoamento lento ou subcrítico Escoamento crítico Escoamento rápido ou supercrítico

Equação de Manning (n)