Exercícios Resolvidos de Introdução ao escoamento em canais abertos

Ver Teoria

Enunciado

Em períodos de cheia, um canal natural frequentemente consiste em uma calha principal profunda mais duas calhas de cheia, como mostra a figura. As calhas de cheia em geral são rasas e rugosas. Se o canal tem a mesma declividade em todos os pontos, como você analisaria essa situação em relação à vazão? Admita que y 1 = 6,10   m , y 2 = 1,52   m , b 1 = 12,20   m , b 2 = 30,50   m , n 1 = 0,020 e n 2 = 0,040 , com uma declividade de 0,0002. Calcule a vazão em m3/s.

Passo 1

Nossa abordagem neste problema é dividí-lo em dois “canais” diferentes, já que temos dois valores de n e não existe uma expressão que combina ambos em uma expressão só, como se criássemos um atrito equivalente.

Portanto calcularemos a vazão no canal fundo e nos canais rasos de cheia.

Passo 2

Para o canal fundo temos que o raio hidráulico:

R h = b 1 ( y 1 + y 2 ) ( 2 y 1 + b 1 )

R h = 12,20 ( 6,10 + 1,52 ) ( 2 × 6,10 + 12,20 ) = 92,964 24,4

R h = 3,81   m

A vazão é determinada por

Q = A R h 2 / 3 S 0 1 / 2 n

Q = 92,964 3,81 2 / 3 0,0002 1 / 2 0,020

Q f u n d o = 160,36 m 3 s

Passo 3

O mesmo procedimento, mas agora para os canais rasos:

R h = b 2 y 2 b 2 + y 2

R h = 30,50 × 1,52 30,50 + 1,52 = 46,36 32,02

R h = 1,45   m

A vazão de cada canal:

Q = A R h 2 / 3 S 0 1 / 2 n

Q = 46,36 1,45 2 / 3 0,0002 1 / 2 0,040

Q = 46,36 1,45 2 / 3 0,0002 1 / 2 0,040

Q r a s o = 20,99   m ³ / s

Passo 4

Somando todas vazões:

Q f u n d o + 2 Q r a s o

160,36 + 2 × 20,99

202,34 m 3 s

Resposta

202,34 m 3 s

Exercícios de Livros Relacionados

13-121 Água escoando em um canal largo a uma profundidade de escoamento de 45 cm e uma velocidade média de 8 m/s sofre um salto hidráulico. Determine a fração de energia mecânica do fluido dissipada d
13-116 Água escoa de modo uniforme a meia carga em um canal circular com 1,2 m de diâmetro assentado com uma inclinação de 0,004. Se a vazão da água for medida como 1,25 m³/s, determine o coeficiente
13-123 Repita o Problema 13-122 para uma velocidade de 2 m/s após o salto hidráulico.
Água escoa através de um canal retangular com 1,5 m de largura com um coeficiente de Manning de n = 0,012. Se a profundidade da água for 0,9 m e a inclinação do fundo do canalfor 0,6°, determine a tax
13-94 Considere o escoamento uniforme da água em um canal largo feito de concreto não polido assentado sobre uma inclinação de 0,0022. Agora a água escoa sobre uma saliência com15 cm de altura. Se o e