Slides de aula de hidraulica 1

Slides de aula de hidraulica 1

PHD – 2303 Hidráulica Geral I Escoamento em Condutos Livres

  • Carlos Lloret Ramos

  • Depto. de Engenharia Hidráulica e Sanitária EPUSP

Classificação

  • . Escoamento Livre (ação da gravidade):

Classificação

  • . Quanto a variabilidade no tempo:

  • Escoamento Permanente:

  • (constante no tempo)

  • Escoamento Não Permanente:

  • (variável no tempo)

  • Variação Gradual (onda de cheias)

  • Variação Brusca (ondas de choque)

Classificação - exemplos

  • Escoamento Não Permanente: (variável no tempo)

  • Variação Gradual (onda de cheias)

Classificação - exemplos

  • Escoamento Não Permanente: (variável no tempo)

  • Variação Brusca (ondas de choque)

Classificação

  • . Quanto a variabilidade no percurso:

  • Escoamento Uniforme:

  • (constante ao longo do percurso)

  • Escoamento Variado:

  • (variável ao longo do percurso)

  • Variação Gradual – ( Remanso )

  • Variação Brusca – ( Ressalto )

Classificação - exemplo

  • Escoamento Variado:

  • Variação Gradual – ( Remanso )

Classificação - exemplo

  • Escoamento Variado:

  • Variação Brusca – ( Ressalto )

Classificação

  • . Quanto a influência da viscosidade:

  • Re < 500 – Regime Laminar

  • Re > 2.500 – Regime Turbulento

Classificação

  • . Quanto a influência da Rugosidade:

Classificação

  • . Quanto a influência da gravidade:

  • ( Mobilidade do Escoamento )

  • Fr < 1,0 – Regime Fluvial

  • Fr = 1,0 – Regime Crítico

  • Fr > 1,0 – Regime Torrencial

Definição

  • Efeito da Geometria:

  • (Raio Hidráulico)

  • Em canais de grande largura o efeito de margem praticamente desaparece

Distribuição de Tensões

  • Hipóteses:

  • Canal muito largo (Rh z h)

  • Regime Permanente e Uniforme

  • Leito Plano (distribuição hidrostática de pressões)

Distribuição de Tensões (Variação Linear)

Definição

  • Velocidade de atrito:

  • Portanto:

Distribuição de velocidades Regime Laminar

Distribuição de velocidades Regime Turbulento

Distribuição de velocidades

Distribuição de velocidades

Escoamento em canais

Equações Empíricas

Equações Empíricas

Equações Empíricas

Equações Empíricas

Resumo das Equações

Equação do Regime Uniforme

Problemas Típicos em R.U.

Problemas Típicos - exemplo:

Problemas Típicos - exemplo:

Problemas Típicos - exemplo:

Problemas Típicos - exemplo:

Problemas Típicos - exemplo:

Problemas Típicos - Dimensionamento

Problemas Típicos - Dimensionamento

Problemas Típicos - Dimensionamento

Problemas Típicos - Dimensionamento

Problemas Típicos - exemplo:

Problemas Típicos - exemplo:

Rugosidade Composta:

Seção Composta:

Borda Livre:

Seções Fechadas:

Seções Fechadas:

Seções Fechadas:

Seções Fechadas:

Seções Fechadas:

Teoria da Carga Específica

  • Definição de Carga em Escoamento Livre:

  • Carga referida ao fundo do canal

Teoria da Carga Específica

  • Carga em Canais:

Teoria da Carga Específica

  • Carga em Canais:

Teoria da Carga Específica

  • Carga Específica:

Teoria da Carga Específica

Teoria da Carga Específica

Teoria da Carga Específica :

Teoria da Carga Específica

Teoria da Carga Específica

Teoria da Carga Específica :

Teoria da Carga Específica

Aplicação ao caso de Vertedores:

Aplicação ao caso de Vertedores:

Aplicação: Variação de largura em canais

Aplicação: Variação de largura em canais

Aplicação: Variação de largura em canais

Aplicação: Variação de largura em canais

Aplicação derivações:

Aplicação derivações:

Movimento Gradualmente Variado:

Movimento Gradualmente Variado:

Movimento Gradualmente Variado:

Movimento Gradualmente Variado:

Movimento Gradualmente Variado:

Movimento Gradualmente Variado:

Movimento Gradualmente Variado:

Movimento Gradualmente Variado:

Movimento Gradualmente Variado:

Movimento Gradualmente Variado:

Movimento Gradualmente Variado:

Movimento Gradualmente Variado:

Movimento Gradualmente Variado:

Movimento Gradualmente Variado:

Movimento Gradualmente Variado:

Movimento Gradualmente Variado:

Movimento Gradualmente Variado:

Exemplo 1

Exemplo 2

Exemplo 3

Movimento Gradualmente Variado:

Movimento Gradualmente Variado:

Movimento Gradualmente Variado:

Movimento Gradualmente Variado:

Movimento Gradualmente Variado:

Movimento Gradualmente Variado:

Movimento Bruscamente Variado: Ressalto Hidráulico

Movimento Bruscamente Variado: Ressalto Hidráulico

Movimento Bruscamente Variado: Ressalto Hidráulico

Movimento Bruscamente Variado: Ressalto Hidráulico

Movimento Bruscamente Variado: Ressalto Hidráulico

Movimento Bruscamente Variado: Ressalto Hidráulico

Hidráulica Fluvial - Fundamentos

  • FORMULAÇÃO EMPÍRICA:

  • TEORIA DO REGIME

  • FORMULAÇÃO ANALÍTICA:

  • EQUAÇÕES DE TRANSPORTE SÓLIDO

Hidráulica Fluvial - Fundamentos

  • FORMULAÇÃO EMPÍRICA: (ex: Blench)

  • Largura = 17,33.d0,25.Q0,50

  • Profundidade = 0,0381.d-0,333.Q0,333

  • Declividade = 0,077.d0,417.Q0,167

  • FORMULAÇÃO ANALÍTICA: (ex: Brownlie)

  • Largura = 13,9 . d1,43 (Gluskov)

  • Profundidade = 0,119 .Q0,362 .d -0,060 . (Qs/Q) -0,098

  • Declividade = 13,8 .Q -0,180.d 0,531.(Qs/Q) 0,749

Hidráulica Fluvial - Fundamentos

  • VARIÁVEIS INDEPENDENTES

  • FORMULAÇÃO EMPÍRICA:

  • DIÂMETRO

  • VAZÃO - REGIME HIDROLÓGICO

  • FORMULAÇÃO ANALÍTICA:

  • DIÂMETRO

  • VAZÃO - REGIME HIDROLÓGICO

  • CONCENTRAÇÃO - APORTE SÓLIDO DA BACIA

Hidráulica Fluvial - Fundamentos

  • VAZÃO CARACTERÍSTICA

  • VAZÃO COM PERÍODO DE RETORNO DE 2 ANOS

  • ( REGIME HIDROLÓGICO )

  • VAZÃO DE SEÇÃO PLENA

  • ( APROXIMADAMENTE IGUAL À Q2ANOS )

  • VAZÃO QUE TRANSPORTARIA A DESCARGA

  • SÓLIDA ANUAL

EQUILÍBRIO FLUVIAL

  • AÇÕES INSTABILIZADORAS

  • ASSOREAMENTO:

  • AUMENTO DO APORTE SÓLIDO

  • REDUÇÃO DA CAPACIDADE DE TRANSPORTE

  • SÓLIDO

  • EROSÃO:

  • REDUÇÃO DO APORTE SÓLIDO

  • AUMENTO DA CAPACIDADE DE TRANSPORTE

  • SÓLIDO

EQUILÍBRIO FLUVIAL

  • AÇÕES INSTABILIZADORAS

  • NA BACIA:

  • AUMENTO DA PRODUÇÃO DE SEDIMENTOS

  • ALTERAÇÕES NO REGIME HIDROLÓGICO

  • NO CURSO DE ÁGUA:

  • ALTERAÇÕES NA GEOMETRIA DA SEÇÃO

  • ALTERAÇÕES NA DECLIVIDADE

  • MUDANÇAS DE TRAÇADO

ASPECTOS DA INSTABILIZAÇÃO

  • AÇÕES NA BACIA

  • URBANIZAÇÃO

  • OCUPAÇÃO AGRÍCOLA E PECUÁRIA

  • MINERAÇÃO

  • GRANDES OBRAS

ASPECTOS DA INSTABILIZAÇÃO

  • EQUAÇÃO UNIVERSAL DE PERDA DE SOLO

  • FASE INICIAL - ASSOREAMENTO

  • FASE FINAL - EROSÃO

ASPECTOS DA INSTABILIZAÇÃO

  • AÇÕES NO MEIO FLUVIAL

  • MUDANÇAS NA SEÇÃO TÍPICA

  • MUDANÇAS DE TRAÇADO

  • ALTERAÇÃO DA CAPACIDADE DE TRANSPORTE

  • INTERRUPÇÃO DO TRANSPORTE SÓLIDO

ASPECTOS DA INSTABILIZAÇÃO

  • EXEMPLO: MUDANÇA DE SEÇÃO TÍPICA

  • PROJETOS DE DRENAGEM / NAVEGAÇÃO / ADUÇÃO

  • REDUÇÃO DA CAPACIDADE DE TRANSPORTE SÓLIDO

  • ASSOREAMENTO PARA RETOMAR A SEÇÃO ORIGINAL

ASPECTOS DA INSTABILIZAÇÃO

  • EXEMPLO: ALTERAÇÃO DE DECLIVIDADE

  • PROJETOS DE DRENAGEM / BARRAGENS / NAVEGAÇÃO

  • REDUÇÃO OU AUMENTO DA CAPACIDADE DE TRANSPORTE SÓLIDO

  • ASSOREAMENTO OU EROSÃO

  • PARA A RETOMADA DA DECLIVIDADE DE EQUILÍBRIO

ASPECTOS DA INSTABILIZAÇÃO

  • EXEMPLO: ALTERAÇÃO DE VAZÃO

  • PROJETOS DE DERIVAÇÕES EM DRENAGEM / DIQUES LONGITUDINAIS

  • REDUÇÃO OU AUMENTO DA CAPACIDADE DE TRANSPORTE SÓLIDO

  • ASSOREAMENTO OU EROSÃO PARA A RETOMADA DO EQUILÍBRIO

MORFOLOGIA FLUVIAL

  • TRAÇADO EM PLANTA:

  • OBSERVAÇÕES EM LABORATÓRIO

MORFOLOGIA FLUVIAL

  • TRAÇADO EM PLANTA:

  • OBSERVAÇÕES EM LABORATÓRIO

MORFOLOGIA FLUVIAL

  • TRAÇADO

MORFOLOGIA FLUVIAL

  • TIPOS DE TRAÇADO:

MORFOLOGIA FLUVIAL

  • TIPOS DE TRAÇADO:

MORFOLOGIA FLUVIAL

  • TIPOS DE TRAÇADO:

MORFOLOGIA FLUVIAL

  • TIPOS DE TRAÇADO

  • EM FUNÇÃO DO TIPO DE TRANSPORTE:

MORFOLOGIA FLUVIAL

  • TIPOS DE TRAÇADO

  • EM FUNÇÃO DO TIPO DE TRANSPORTE:

MORFOLOGIA FLUVIAL

  • TIPOS DE TRAÇADO

  • EM FUNÇÃO DO TIPO DE TRANSPORTE:

MORFOLOGIA FLUVIAL

  • EXEMPLOS: ANASTOMOSADO

MORFOLOGIA FLUVIAL

  • EXEMPLOS: MEANDRADO

MORFOLOGIA FLUVIAL

  • EXEMPLOS: SITUAÇÕES DIVERSAS

MORFOLOGIA FLUVIAL

MORFOLOGIA FLUVIAL

MORFOLOGIA FLUVIAL

Análise Dimensional

  • 2.    Aplicações do Teorema 

  • Tomando-se como grandezas de Base: , d, e V*

  • resulta

  •  

  • (Reynolds do grão)

  • (Número de Shields)

  •   (Profundidade relativa)

  • (Densidade)

  •  

Análise Dimensional

  • 3.    Significado dos Adimensionais Independentes

  •      

  • Reynolds do sedimento Re*

  • Reflete a influência da Viscosidade no deslocamento do Grão

  •  

  • Parâmetro de Shields *

  • É um número de Mobilidade do Sedimento

  • Assemelha-se ao número de Froude no escoamento líquido

Análise Dimensional

  • 3.  Significado dos Adimensionais Independentes

  •        

  • Profundidade relativa

  • Reflete a influência da Profundidade do Escoamento.

  • Massa específica relativa

  • Reflete a influência de s, expresso por

Análise Dimensional

Análise Dimensional

Configurações de fundo

Configurações de fundo

Propriedades do escoamento em leito móvel

Propriedades do escoamento em leito móvel

Propriedades do escoamento em leito móvel

Propriedades do escoamento em leito móvel

Propriedades do escoamento em leito móvel

Propriedades do escoamento em leito móvel

Propriedades do escoamento em leito móvel

Propriedades do escoamento em leito móvel

Propriedades do escoamento em leito móvel

Propriedades do escoamento em leito móvel

Propriedades do escoamento em leito móvel

Propriedades do escoamento em leito móvel

Propriedades do escoamento em leito móvel

Propriedades do escoamento em leito móvel

Propriedades do escoamento em leito móvel

Propriedades do escoamento em leito móvel

Propriedades do escoamento em leito móvel

Propriedades do escoamento em leito móvel

Início de Transporte

Início de Transporte

Início de Transporte

Início de Transporte

Início de Transporte

Início de Transporte

Início de Transporte

Início de Transporte

Início de Transporte

Início de Transporte

Início de Transporte

TRANSPORTE SÓLIDO MODALIDADES

  • TRANSPORTE DE FUNDO

  • TRANSPORTE EM SUSPENSÃO

  • CARGA DE LAVAGEM

TRANSPORTE SÓLIDO MODALIDADES

TRANSPORTE SÓLIDO DE FUNDO

TRANSPORTE SÓLIDO DE FUNDO

TRANSPORTE SÓLIDO EM SUSPENSÃO

  • TRANSPORTE DE MATERIAL DO LEITO

  • CARGA DE LAVAGEM

MOVIMENTO ASCENCIONAL

MOVIMENTO DESCENCIONAL

EQUILÍBRIO

DISTRIBUIÇÃO DE CONCENTRAÇÕES

CONDIÇÃO CRÍTICA DE INÍCIO DE SUSPENSÃO

CARGA DE LAVAGEM

TRANSPORTE EM SUSPENSÃO

TRANSPORTE EM SUSPENSÃO

TRANSPORTE SÓLIDO TOTAL

TRANSPORTE SÓLIDO TOTAL

TRANSPORTE SÓLIDO TOTAL

TRANSPORTE SÓLIDO TOTAL

TRANSPORTE SÓLIDO TOTAL

TRANSPORTE SÓLIDO TOTAL

TRANSPORTE SÓLIDO TOTAL

TRANSPORTE SÓLIDO

Transporte de fundo

Transporte total

Transporte total

Transporte total

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