1. UNIVALI - UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ
BIANCA PISTUNI SOLANHO
CAIO DOS SANTOS DE ALMEIDA
JUAN CARLO PIANECER
MAGDA MARCOS
RENAN EDUARDO CORDEIRO
ENSAIOS DE LABORATÓRIO
Mecânica dos Fluídos
Itajaí
2012

2. BIANCA SOLANHO
CAIO DOS SANTOS DE ALMEIDA
JUAN CARLO PIANECER
MAGDA MARCOS
RENAN EDUARDO CORDEIRO
ENSAIOS DE LABORATÓRIO
Mecânica dos Fluídos
Relatório requerido pelo professor da
disciplina de Mecanica dos Fluídos ,
Sr. Msc. Júlio César Leão, sendo
pré-requisito para a obtenção de nota
parcial para a segunda média (M2)
da turma 1 da disciplina de Mecânica
dos Fluídos e Hidráulica do curso de
Engenharia Civil.
Itajaí
2012

3. SUMÁRIO:
1. INTRODUÇÃO
No dia 16 de outubro de 2012 foi realizada uma aula prática em nosso
Laboratório de Tecnologia em Engenharia Civil (LATEC). Nossa prática teve

4. como objetivos analisar e visualizar comportamento de um fluido com algumas
interferências.
Observamos como age o fluido com diferentes rugosidades na base do canal,
calculou-se também, a velocidade de um liquido a partir de sua declividade de
escoamento, e analisou-se como funciona um ressalto hidráulico, com uso de
uma comporta.
Houve o reconhecimento dos equipamentos que iriam ser utilizados, e para
ambos os experimentos usou-se a bancada de Canal Aberto, a partir disto
realizamos os procedimentos e avaliou-se os dados.
2. Experimentos:
2.1. Rugosidade do canal
2.1.1. Fundamentação teórica:
Canais são estruturas hidráulicas onde o escoamento é caracterizado
por uma superfície líquida sob pressão atmosférica. As formas dos canais são

5. bastante variadas, desde seções transversais circulares a irregulares, como
nos cursos d’água naturais. A rugosidade do leito dos canais pode ser
determinada pela fórmula de Manning, desde que se conheçam: velocidade do
escoamento, raio hidráulico e declividade do canal.
A classificação do escoamento em canais é realizada calculando-se o
número de Reynolds (Re), que relaciona forças inerciais e viscosas. Podendo
ser laminar ou turbulento.
Já a caracterização dos escoamentos quanto à energia da superfície
livre é medida pelo número de Froude (Fr), que relaciona forças inerciais e
gravitacionais. Quando Fr < 1, o regime é subcrítico ou fluvial, prevalecendo
forças gravitacionais, ou seja, energia potencial > energia cinética, e quando Fr
> 1, o regime é supercrítico ou torrencial, preponderando às forças inerciais,
isto é, energia cinética > energia potencial, causando um escoamento rápido.
Este trabalho visou estudar a rugosidade em canal, com e sem leito de
pedras. Foram realizados dois procedimentos, onde no primeiro o fundo se
manteve liso (perfeito), e no segundo foi colocado um fundo rugoso.
Realizamos as devidas análises, onde os resultados foram comparados.
2.1.2. Objetivo:
Determinar a rugosidade de um canal aberto de fundo liso, e a
rugosidade para o canal com fundo contendo “pedras”.
2.1.3. Procedimento:
Utilizando a bancada de canal estreito, foram reguladas as declividades
de 0,4% e 3%, o micro molinete passou a medir a partir de 0,4h. A máquina foi
ligada, primeiramente na inclinação de 0,4%, e foi deixado a água entrar até
determinado ponto. Em seguida foi medida a altura do nível da água, para
obter-se o valor onde iríamos começar a medição com o uso do micro molinete
(rotação).
Depois colocamos o micro molinete dentro da água, até a altura que
havíamos determinado, sendo esse procedimento repetido algumas vezes.
Com o auxílio da maquina com o contador de giros e o cronometro junto a ela,
pode-se analisar os dados obtidos
Na segunda fase, fizemos o mesmo procedimento, mas com o fundo
rugoso.
Adotando-se agora, as declividades de 1% e 3%.

6. Foi descontado 45mm de tubo, e 15mm de pedra.
Ao colocar o micro molinete na água, foi necessário somar a altura do
fundo (rugoso) para não haver influência nos cálculos.
2.1.4. Tabela de dados:
Superfície Inclinação Tempo(s) Rotações Rotações/Seg Velocidade(m/s)
Lisa 0,4% 14,75 241,75 16,39 0,091
3% 14,88 421,00 28,30 0,17
Rugosa 1% 14,83 512,25 34,55 0,21
3% 14,85 523,75 35,27 0,22
Superfície Inclinação Altura (m) Altura média
(m)
Lisa 0,4% 0,209 0,0836
3% 0,185 0,0741
Rugosa 1% 0,141 0,056
3% 0,157 0,063
2.1.5. Resultados:
Superfície Inclinação Raio Reinolts Froud Coeficiente de
hidráulico viscosidade
Lisa 0,4% 0,032 11,89x10³ 0,064 0,070
3% 0,032 21,85x10³ 0,126 0,10
Rugosa 1% 0,030 25,66x10³ 0,179 0,046
3% 0,031 27,84x10³ 0,177 0,078

7. 2.2. Ressalto hidráulico
2.2.1. Procedimento Experimental
O ressalto hidráulico vem a ser o fenômeno, o qual se dá na transição de um
escoamento torrencial ou supercrítico para um escoamento fluvial ou subcrítico. A
principal característica deste escoamento é uma elevação repentina no nível da agua,
em uma pequena distância, simultaneamente ocorre uma instabilidade na superfície
com ondulações e entrada de ar do ambiente e por uma consequente perda de
energia em forma de grande turbulência.
O ressalto é estabilizado em uma certa posição no meio em que está presente,
quando são conservadas as características de seu regime, podendo ser considerado
então como uma onda estacionária. O ressalto ocorre frequentemente perto de
comportas, vertedores e barragens, com função de dissipar energia cinética para
evitar erosão no leito de um canal.
2.2.2. Objetivo
Determinar a diferença entre a energia cinética no canal antes do ressalto e
depois do ressalto.
2.2.3. Procedimentos
Utilizando a cuba de canal aberto foi forçado um aumento energia cinética
através de uma barragem, diminuindo assim a seção do canal, porem aumentou a
velocidade que no ponto medido antes do ressalto era 0,25m/s, conservou-se, em
partes, a vazão como pode ser descrito através de Q = V.A, este procedimento
objetivou o aumento de velocidade e energia cinética para que fosse possível a
criação do ressalto, que se deu através do uso de uma plasticina, servindo como
obstáculo, barreira, ocasionando cisalhamento nas laminas de água, gerando
turbulência, consequentemente perda de energia cinética, diminuindo a velocidade,
que no ponto após o ressalto foi de 0,41m/s, lembrando sempre que a vazão deveria
ser constante, mas como nosso canal tem irregularidades, a vazão ficou em torno de
0,003m³/s.

8. 2.2.4. Tabela de dados
Seção Tempo (s) Rotações Rotações/seg Velocidade (m/s) Altura (m)
1ª 9,97 400,66 40,20 0,25 0,134
2ª 9,87 2499,33 253,33 1,63 0,024
3ª 9,90 637,67 64,41 0,41 0,105
2.2.5. Resultados
Seção Raio Reinolts Froud Vazão (Q (m³/s))
hidráulico
1ª 0,030 30,61x10³ 0,22 0,0025
2ª 0,015 99,80x10³ 3,35 0,0030
3ª 0,028 46,86x10³ 0,40 0,0033

9. 2.3. Perfis de Velocidade
2.3.1. Fundamentação teórica:
A velocidade de um fluido é uma função derivada da resistência das
extremidades do material, e a determinação dessa velocidade só pode ser alcançada
por meio de experimentos práticos, onde devem ser avaliados o fluxo da água e o
tempo, sendo esses medidos em determinados pontos do canal.
Alem das réguas de medição, fora utilizada a hélice do micromolinete, que gira
quando em contato com um fluido por conta de seu fluxo. A partir de um medidor
eletrônico, pode-se ter acesso a quantidade de rotações obtidas em um determinado
tempo, que tiveram que ser convertidos com pequenos cálculos.
2.3.2. Objetivo:
Calcular a velocidade media do fluxo gerado na Bancada de Canal Aberto.
2.3.3. Procedimento:
A maquina foi ligada, tendo uma declinação de 3º. Após o canal estar
totalmente preenchido pelo fluxo de água, iniciaram-se as medições.
Foi usado o micromolinete com o auxilio de um linimetro para adquirir uma
melhor precisão nas medidas de altura, que iniciaram em 0,02 m, e progrediram de 2
em 2 centímetros, ate atingir a medida máxima de 0,18 m.
Em cada altura, foram realizadas 4 medições em um intervalo médio
predefinido de 10 segundos. O micromolinete é ligado a um aparelho eletrônico que
mede tanto o tempo de medição quando o numero de rotações a qual o micromolinete
esta exposto, e pode ser pausando a qualquer momento. A velocidade então obtida
seria em . Foi então feito uma media aritimetrica entre os dados obtidos.
A partir da media dos dados obtidos, foi aplicada a equações constante do
micromolinete para assim converter a velocidade adquirida em , e assim os
gráficos puderam ser esboçados. Vale ressaltar que a velocidade do fundo foi
considerada igual à zero.

10. 2.3.4. Tabela de dados
MEDIDA TEMPO Rotações Rotações/seg Velocidade Froud Reinolts
(m) (s) (rot./s) (m/s)
0,02 9,8 179,67 18,33 0,104 0,075 13498,76
0,04 9,9 193,67 19,56 0,112 0,081 14537,14
0,06 9,8 206 21,02 0,121 0,087 15705,31
0,08 9,9 209,33 21,144 0,122 0,088 15835,1
0,1 9,83 209,33 21,295 0,123 0,089 15964,9
0,12 9,87 211,67 21,445 0,124 0,09 16094,69
0,14 9,93 219,33 22,088 0,129 0,093 16743,67
0,16 9,87 228 23,1 0,135 0,098 17522,45
0,18 9,87 222 22,492 0,131 0,095 17003,27
2.3.5. Resultados
Perfil de Velocidade
0.2
0.18
0.16
0.14
0.12
0.1
0.08 Perfil de Velocidade
0.06
0.04
0.02
0
0 0.05 0.1 0.15
3. Conclusão
4. Referências