Princípio do salto hidráulico e seu uso no projeto de piso impermeável
Leia este artigo para aprender sobre o princípio do salto hidráulico e seu uso no projeto de piso impermeável.
Nos açudes, reguladores e outras estruturas hidráulicas sobre ou através das quais o fluxo passa, a dissipação de energia é uma consideração importante. Ela exige um projeto adequado de obras a jusante, como geleiras inclinadas, piso horizontal ou cisterna e outros dissipadores de energia. O design desses trabalhos envolve a determinação da elevação do piso horizontal e o comprimento do piso ou cisterna impermeável.
Essas dimensões podem ser calculadas a partir do conhecimento dos elementos de salto hidráulico, como a energia pré e pós-salto de fluxo, profundidade de fluxo e profundidade de água crítica para a intensidade determinada de descarga e energia a ser dissipada ou perda de carga no salto hidráulico.
Sob condições apropriadas, quando uma corrente rasa, movendo-se com velocidade alta ou hipercrítica, encontra um fluxo de profundidade suficiente, em movimento lento, ocorre um aumento abrupto na superfície da água. Esse aumento abrupto é chamado de salto hidráulico. Em outras palavras, o salto hidráulico em um canal aberto é uma transição abrupta da profundidade da água D 1
Onde D 1 - profundidade pré-salto
D 2 = profundidade pós-salto (profundidade conjugada)
Ef 1 = energia total do fluxo na seção pré-salto
Ef 2 = energia total do fluxo na seção pós-salto
H L = perda de carga no salto hidráulico, ou = energia a ser dissipada
= Ef 1 - Ef 2 - hf
(hf é geralmente negligenciado)
q = intensidade de descarga
g = aceleração devido à gravidade
D C = profundidade crítica da água
Com os valores conhecidos de q e H L, é bastante complicado descobrir D 1, D 2, Ef 1, Ef 2 das equações acima. A ajuda de curvas pode ser tomada para facilitar os cálculos. Blench preparou curvas para dar Ef 2 para diferentes valores de H L e q, é dado na Fig. 19.9.
Para descobrir os valores de D 1 e D 2 IS 4997 dá curvas em termos de parâmetros adimensionais como K L / D C
D 2 / D 1 e D 1 / D C. Assim, uma vez que D C é calculado a partir da fórmula D 1 pode ser lido a partir da curva D 1 / D C dada em IS 4997. Usando este valor de D 1, D 2 também pode ser calculado a partir de outra curva D 2 / D 1 . As curvas são dadas na Fig. 19.10.
A desvantagem de usar esta curva é que qualquer erro cometido em encontrar D1 por interpolação será refletido no valor de D2 e, portanto, em todos os demais cálculos. Para evitar a transmissão desse erro de interpolação, dois engenheiros da CWC, C. Chinnaswamy e E. Sundaraiya, prepararam duas curvas separadas sobre o mesmo princípio, mas fornecendo relação entre o fator de perda de carga (HL / D C ) e D 2 / D C e D C / D 1 respectivamente. Estas curvas podem ser adotadas para descobrir os valores de D 1 e D 2 com benefício e são dados na Fig. 19.11.
Pode ser esclarecido aqui que o salto hidráulico não permanece estável no piso horizontal liso e tende a se mover para baixo. Pode ocorrer uma situação em que a profundidade hipercrítica antes do salto possa prevalecer sobre os trabalhos de proteção a jusante e danificá-lo. Para evitar essa situação, é fornecida uma camada inclinada e carregada até esse nível, ou seja, o nível do piso horizontal é tão fixo, que um salto hidráulico estável é formado na camada e está contido no piso horizontal impermeável da pucca. .
O nível ou a elevação do piso horizontal pode ser calculado deduzindo d / s energia específica (Ef 2 ) da linha de energia total de d / s (TEL) ou deduzindo D 2 do nível de água d / s. Assegura a formação do salto hidráulico nas geleiras. Para garantir um fluxo livre de turbulência nos d / s, o comprimento do piso impermeável horizontal deve ser igual ao comprimento do salto. O comprimento do salto pode ser tomado como 5 vezes a diferença das profundidades conjugadas, ie,
Comprimento do salto L j = Comprimento do piso impermeável horizontal - 5 (D 2 - D 1 ) O comprimento da bacia de dissipação pode ser reduzido, proporcionando acessórios como soleira dentada, blocos de calha, bloco de bacia no meio da bacia, etc.
