Desenvolvimento de uma ferramenta computacional para determinação do regime de escoamento em um canal hidráulico retangular com validação experimental Renato de Marchi Vieira dos Santos, Dorotéa Vilanova Garcia, Deovaldo de Moraes Júnior, Marlene Silva de Moraes

Resumo

: Os canais de escoamento hidráulico são condutos abertos à pressão atmosférica que escoam ao longo de uma superfície livre. O canal hidráulico é um escoamento em conduto livre, sujeito à pressão atmosférica e pode ser realizado de duas formas: permanente e uniforme e não permanente. As condições hidráulicas de escoamento e vazão são determinadas por meio de um conjunto sistemático de cálculos e operações matemáticas que definirão as características variáveis ​​envolvidas no sistema. A motivação do estudo deste relevante tema pode ser ampliada com o uso de softwares matemáticos utilizados na engenharia. O objetivo da pesquisa foi estudar um canal de escoamento hidráulico retangular com o uso de uma ferramenta computacional. Neste trabalho o desenvolvimento do programa foi por meio do App Designer do Matlab. Foi utilizado um tubo de Pitot para determinação da velocidade média do escoamento como método de validação experimental. Estes dados foram obtidos a partir da utilização de um equipamento de unidade experimental no laboratório de hidráulica da ESAMC Santos. Este canal permite variar o escoamento através de um potenciômetro escalar e alterar a declividade com o auxílio de um macaco hidráulico. Os dados de velocidade do escoamento foram obtidos por cálculo a partir da área molhada e altura do nível d’água do canal. O software foi desenvolvido para analisar a geometria do canal, regimes de escoamento e condições hidráulicas. O software também gerou as curvas de velocidade média que possibilitaram uma análise mais qualitativa do perfil de escoamento. Foi demonstrado que a redução da velocidade em direção ao leito para as vazões de 0,04855 a 0,001086 metros cúbicos por segundo e inclinações de 0 a 20 cm. As condições críticas de escoamento indicam valores mínimos de energia variando de 0,063 a 0,027 metros, atingindo um trecho do canal de melhor rendimento hidráulico quando o escoamento é ajustado para esta condição. O software realizou os cálculos simultâneos que puderam determinar o comportamento do regime de escoamento para uma faixa de vazão e declividade do canal.