62ª Reunião Anual da SBPC
B. Engenharias - 1. Engenharia - 3. Engenharia Civil
PROJETO DE CANAL DE LABORATÓRIO PARA AULAS PRÁTICAS COM ESCOAMENTO À SUPERFÍCIE LIVRE
Wallemberg Simplicio Pereira 1
João Luiz Parpaiola Baroni 1
Sabrina Sartori 1
Márcio Ferreira de Araujo Mendes 1
Ana Lúcia de Campos Cordeiro Penna 1
1. Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais / PUC - Minas
INTRODUÇÃO:

As práticas em laboratório têm se mostrado cada vez mais importantes na formação dos engenheiros, pois demonstra de forma clara e objetiva a teoria desenvolvida em sala de aula, permitindo que o aluno tenha uma melhor percepção do conteúdo teórico e desenvolva um senso crítico da grandeza das variáveis envolvidas. Um canal de laboratório nada mais é do que uma representação em escala de um sistema formado basicamente por um reservatório, bomba e canal propriamente dito, onde neste podem ser instalados os mais variados dispositivos hidráulicos, tais como vertedouros e comportas. O canal tem por objetivo analisar o comportamento da passagem de um fluido (no caso a água), onde os dispositivos incorporados tem as mais distintas finalidades, otimizando o canal de forma que o mesmo atenda a sua ou suas necessidades. Este trabalho tem como objetivo elaborar o projeto e desenvolvimento de um canal de experiências práticas de escoamentos a superfície livre. Canal esse que permitirá a determinação de perfis de linha d'água em escoamentos permanentes, variáveis: lentamente variáveis e bruscamente variáveis; bem como o estudo de estruturas hidráulicas tais como: comportas, edufas, vertedouros e bacias de dissipação.

METODOLOGIA:

A metodologia aplicada neste trabalho baseia-se na revisão da teoria hidráulica e das formulações matemáticas envolvidas nos escoamentos uniforme, gradualmente e bruscamente variado; bem como no dimensionamento do canal de laboratório utilizando-se o método de integração por passos para definição dos perfis da linha d'água. A partir desses resultados, tem-se a possibilidade de dimensionar os dispositivos auxiliares, tais como: bomba, reservatórios, tubulações e estrutura de apoio, que contribuem para a eficiência do canal, apresentando-se, por fim, o projeto do mesmo.

RESULTADOS:

O dimensionamento do canal para práticas de escoamentos a superfície livre foi empreendido a partir das linhas d'água obtidas para os escoamentos: uniforme, gradualmente variado e rapidamente variado. Inicialmente definiram-se alguns parâmetros a serem utilizados no canal, tais como: vazão (0,01m3/s), largura (0,10m), declividade do fundo (0% a 2%) e material das paredes do canal (acrílico). Assim, a profundidade normal do escoamento foi determinada a partir das declividades mínima e máxima, apresentando valores que variaram de 0,074m a infinito. Porém, devido ao comprimento curto do canal (3,0m), esperava-se que a profundidade normal não seria atingida nos escoamentos empreendidos, como pôde ser verificado nos perfis analisados.Outro fator que deve ser levado em consideração são os perfis obtidos para os escoamentos variados que se pode empreender no canal. Para tanto, consideraram-se duas situações para formação de escoamentos variados: uma considerando a existência de uma comporta no início do canal com abertura de 0,06m e outra considerando um vertedouro com altura de 0,05m, localizado no final do 1º terço do canal, e rápido a jusante. Em todos os casos considerou-se queda livre no final do canal e a lâmina d'água máxima atingida no escoamento foi inferior a 0,20m.

CONCLUSÃO:

A conclusão do trabalho apresenta-se em forma do projeto do canal de prática de escoamentos livre, que consta de um canal basculante confeccionado em acrílico (8mm) com 3,0m de compriemtno, 0,10m de largura e 0,30m de altura. A circulação da água é provida por um conjunto moto-bomba com potência igual a 1,5CV, bombeada de um reservatório com capacidade para 240L, através de tubulação de sucção com 2,5" e de recalque com 2", ambas em PVC. Localizada na tubulação de recalque, estão um registro de gaveta e um medidor de vazão do tipo Rotâmtro.O canal é equipado com duas comportas localizadas nas seções de início e fim do mesmo. Além de duas posições para acoplamento de dispositivos hidráulicos localizados ao final do 1º e do 2º terço do canal. Neste canal são possíveis uma grande variedade de estudos, destacando-se: estudo de perfis de remanso, estudo de esforços sobre estruturas hidráulicas, estudo de medição de vazões com vertedouros, estudos de dimensionamento de estruturas hidráulicas de regulação de fluxo e de dissipação de energia.

Instituição de Fomento: MEC/SESu/PET
Palavras-chave: Canal de laboratório, Dispositivos Didáticos, Escoamentos Livres.