HIDRÁULICA
Carga (Energia) específica
- Nome dado à soma de alguns fatores contidos na
seção transversal do canal durante o escoamento
da água.
- Entres estes fatores estão:
• Altura do canal total – altura normal (Z);
• Altura da linha da água- carga piezométrica;
• Área
• Cinética (Velocidade/Movimento da água)
• Vazão (Q)
HIDRÁULICA
Carga (Energia) específica
- A carga específica pode ser obtida em qualquer
seção transversal do conduto.
Onde:
• Ht = Carga Total
• Z = Carga altimétrica
• Y= Carga Piezométrica
• V= Carga cinética
A= Área
g = gravidade
HIDRÁULICA
- A Linha Piezométrica: Lugar geométrico das
extremidades dos segmentos (z+y) –
superfície livre, e a declividade denominase Gradiente hidráulico.
HIDRÁULICA
- No caso de escoamento livre, a carga pode
ser substituída pela profundidade do
escoamento
(Pressões
consideradas
hidrostáticas)
Muitos fenômenos em canais podem ser
analisados com o princípio da energia
H = z + y + aV2/(2g)
Carga Altimétrica
Carga Cinética
Carga Piezométrica
A partir do fundo do canal (Bakmeteff em 1912)
Energia ou carga específica E = y + aV2/(2g)
Aquela disponível numa seção, tomando como
referência um plano horizontal passando pelo fundo
do canal, naquela seção
Energia (carga) específica: é a distância
vertical entre o fundo do canal e a linha
de energia
Adotando a = 1 e da continuidade
Nova referência
(z = 0)
Datum
E y
Q2
2gA
y
Q
z
2
FATOR CINÉTICO E NÚMERO DE FROUDE
- A energia específica em uma seção de
qualquer conduto livre, não se altera se
multiplicarmos e dividirmos a segunda
parcela do segundo membro pela
profundidade média
V²/ gym
ou
Fr= V/ Raiz gym
Deste modo: E=y+ (ym/2).Fr²
REGIME DOS ESCOAMENTOS
V= Q/A
E a energia específica
E= y + v²/2g = y+ Q²/2gA²
Sendo a Vazão constante e a área da seção função da
profundidade
A= f(y), e com isso a energia específica dependerá
apenas de y:
E= y+ Q²/ 2g[f(y)]
E y
Q2
2gA
2
Fixando-se uma vazão Q
E = E1 + E2 onde
E1 = y
f(y)
E2 = Q2/[2gA2]
E∞
Energia mínima Ec  yc  Profundidade Crítica
Para um dado valor E > Ec
2 profundidades yf > yc e yt < yc
Profundidades alternadas
ou recíprocas
2 regimes de escoamento
recíprocos
yt  inferior, torrencial, rápido ou supercrítico
yf  superior, fluvial, lento ou subcrítico
Como causar o regime supercrítico ?
O escoamento tranqüilo ou fluvial pode se
transformar
em
escoamento
supercrítico
ou
torrencial, mudando-se a seção do canal ou
aumentando-se consideravelmente a declividade.
Movimento Retardado
A existência de um obstáculo no canal (uma barragem,
por exemplo) causa a elevação da profundidade, redução
da velocidade e, consequentemente, o movimento variado
retardado. Forma-se, dessa maneira, um remanso.
A variação de profundidade no caso de um remanso
sempre é muito gradual,
abrangendo longo trecho do canal (distâncias grandes).
Duas situações (declividades):
1) Mesma vazão Q (uma curva)
2) Mesma Energia
3) Duas profundidades
Mesma hc
diminuição no nível de energia disponível:
Regime supercrítico  diminuição de y
Regime subcrítico  aumento de y
Até agora  uma curva de energia
associada a uma vazão
Acontece que em
um canal não passa
somente uma vazão
para um canal  família
de curvas, cada uma 
uma vazão
O aumento de Q produz uma
mudança de y e também de yc
Uma determinada y pode ser
subcrítica ou supercrítica,
dependendo da Q em trânsito
2
yc  Ec
3
Considerações
• Os canais uniformes e o escoamento uniforme não
existem na natureza. (condições apenas se aproximam
do movimento uniforme).
• Essas condições de semelhança apenas acontecem a
partir de uma certa distância da seção inicial e também
deixam de existir a uma certa distância da seção final
(nas extremidades a profundidade e a velocidade são
variáveis).
Considerações
Canais relativamente curtos não podem prevalecer as
condições de uniformidade.
Em coletores de esgotos, concebidos como canais de
escoamento uniforme, ocorrem condições de remanso e
ressaltos de água onde o movimento se afasta da
uniformidade.
Nos canais com escoamento uniforme o regime poderá
se alterar, passando a variado em consequência de
mudanças de declividade, variação de seção e obstáculos.