Realizado em Goiânia/GO, de 19 a 21 de Setembro de 2016.
ISBN: 978-85-85905-20-0
TÍTULO: ESTIMATIVA DA RUGOSIDADE EM CANAL DE BANCADA COM LEITO LISO E COM PEDRAS DE SEIXO
AUTORES: Oliveira, B.L. (UEG) ; Monteiro, W.L. (UEG) ; Oliveira, E.L.L. (UEG) ; Costa, O.S. (UEG)
RESUMO: Canal é uma vala artificial destinada à passagem de um fluido sob pressão. A
vazão do escoamento no canal pode ser alterada em função da rugosidade de seu
leito. Escoamento em canal de bancada foi caracterizado por parâmetros
hidráulicos com leito liso e rugoso com pedras de seixo. Após o
estabelecimento do regime estacionário foram medidos 8 parâmetros para ambos
os leitos (liso e rugoso), sendo o escoamento classificado como turbulento
para o canal de leito liso e parcialmente turbulento para o canal de leito
rugoso. Os valores estimados para as rugosidades foram 0,009 no leito liso e
0,021 no leito contendo seixos.
PALAVRAS CHAVES: vazão; escoamente; coeficiente de Manning
INTRODUÇÃO: Em hidráulica, canal é definido classicamente por Chow (1959), como uma vala
artificial que se destina a passagem de um fluido submetido à pressão
atmosférica. Existem diferentes formas de canais, desde circulares,
irregulares a variações na secção transversal. A rugosidade do leito de
canais pode ser estimada por meio do coeficiente de rugosidade de Manning
(n), tendo-se conhecimento do raio hidráulico, declividade do canal e
velocidade do escoamento. Determinar este fator (n) significa estimar a
resistência ao escoamento em dado canal. Esta não é uma tarefa tão simples,
pois não existe um método exato de realizá-la.
O coeficiente de rugosidade de Manning (n) é influenciado por diferentes
fatores como: 1) rugosidade do fundo do canal; 2) irregularidades do canal
(depressões e elevações); 3) alinhamento do canal (sinuosidade); 4)
deposição de partículas sólidas; 5) presença de obstruções (pilares, pontes,
troncos, etc); 6) variações de temperatura e 7) vegetação (SOARES, 2011;
LYRA et al., 2010).
Este trabalho teve como objetivo principal determinar a rugosidade de um
canal de bancada com leito de seixos, visando também à caracterização
hidráulica do escoamento em leito liso e com seixos.
MATERIAL E MÉTODOS: Um canal de vidro retilíneo com as seguintes dimensões: 99,5 cm de
comprimento; 5,0 cm de largura; 8,0 cm de altura e 8 mm espessura da parede
de vidro, foi instalado na bancada do Laboratório de Físico-Química do
Câmpus de Ciências Exatas e Tecnológicas da Universidade Estadual de Goiás
(CCET/UEG).
Ensaios de escoamento de água corrente foram levados a cabo após o
estabelecimento do regime permanente no canal de vidro, com as mesmas
condições para ambos os leito (liso e rugoso). A rugosidade foi imposta pela
inserção de pedras de seixo no leito. Os seguintes parâmetros fixos foram
estimados: a) comprimento do leito; b) temperatura da água; c) viscosidade
da água e d) vazões volumétricas (leitos liso e rugoso). Três seções
transversais retangulares ao longo do canal foram demarcadas para medições
de: montante, intermediário e jusante. Nestas seções foram determinadas as
seguintes variáveis: 1) altura da lâmina d´água; 2) área da seção
transversal; 3) perímetro molhado; 4) raio hidráulico; 5) velocidade de
escoamento; 6) número de Reynolds; 7) número de Froud e 8) coeficiente de
Manning.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A Tabela 1 apresenta os parâmetros característicos do escoamento, em que se
destacam os seguintes aspectos: i) a altura da lâmina d´água foi decrescente
no sentido do escoamento, de montante para jusante, com leitos liso (h =
1,20 a 0,7 cm) e rugoso (h = 1,80 a 1,10 cm); ii) o mesmo comportamento
decrescente foi observado para as áreas das seções transversais (A),
perímetros molhados (PM) e raios hidráulicos RH), sendo os valores de A, PM
e RH sempre maiores para o leito rugoso; iii) as velocidades de escoamento
aumentaram nas seções de montante para jusante, em ambos os leitos (vLiso =
7,31 a 12,53 cm.s-1 e rugoso e vRugoso = 4,56 a 7,46 cm.s-1), sendo as
velocidades maiores desenvolvidas no leito liso; iv) o número de Reynolds
classificou o escoamento no leito liso como turbulento (ReLiso 704) e no
leito rugoso como turbulento parcialmente desenvolvido (ReRugoso 549); v)
o comportamento do número de Froud acompanhou a mesma tendência de
crescimento de montante para jusante em ambos os escoamentos (FrLiso 2,54
a 5,36 e FrRugoso 1,41 a 2,70), classificando o escoamento superficial em
rápido ou torrencial; e vi) o canal liso estabeleceu um coeficiente de
rugosidade decrescente de montante para jusante (n = 0,012 a 0,05 s.cm-1/3),
com mesma tendência para o leito rugoso(n = 0,023 a 0,011 s.cm-1/3).
Tabela 1
Caracterização hidráulica do escoamento e
estimativa do coeficiente de rugosidade de
Manning. (PARTE 1)
Tabela 1
Caracterização hidráulica do escoamento e
estimativa do coeficiente de rugosidade de
Manning. (PARTE 2)
CONCLUSÕES: A inserção das pedras de seixo no leito do canal de vidro, com um regime de
escoamento permanente pré-estabelecido na vazão média de 43,86 cm3.s-1,
promoveu a dissipação de energia do sistema hidráulico, fazendo com que o
escoamento passasse de turbulento (ReLiso 704) para parcialmente turbulento
(ReRugoso 549). O coeficiente médio de rugosidade de Manning para o canal de
leito liso foi estimado em 0,009, enquanto que o canal rugoso com as pedras de
seixo foi 0,021.
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: LYRA et al. Coeficiente de rugosidade de Manning para o rio Paracatu. Rev. Bras. Eng. Agr. e Amb., v.14, n.4, p.343–350, 2010.
SOARES, H. Escoamento uniforme. UFJF. Hidráulica geral, ESA, Juiz de Fora, 2011. Slides.