Como calcular a profundidade crítica para canais trapezoidais

Escrito por petra wakefield | Traduzido por andressa gonzalez
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Como calcular a profundidade crítica para canais trapezoidais
Calcular a profundidade crítica em um canal trapezoidal requer variáveis ​​adimensionais e um gráfico (Visage/Stockbyte/Getty Images)

A profundidade crítica indica a profundidade aproximada em que o fluxo de água em um canal muda de supercrítico para subcrítico. O fluxo supercrítico tem uma velocidade maior e profundidade menor, conduzindo a água mais turbulenta; por outro lado, o fluxo subcrítico tem uma velocidade menor e profundidade maior e, assim, conduz a água mais calma. A profundidade crítica também ajuda os engenheiros a determinar se classificarão a declividade do canal como íngreme ou suave. Essas classificações desempenham um papel importante em projetos. Calcular a profundidade crítica em um canal trapezoidal requer variáveis ​​adimensionais e um gráfico.

Nível de dificuldade:
Desafiante

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O que você precisa?

  • Calculadora
  • Gráfico de profundidade crítica

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Instruções

  1. 1

    Eleve a largura do canal na sua base para a capacidade de 2,5. Se a largura da base é de 10 metros, por exemplo, 10^2,5 = 316,2.

  2. 2

    Multiplique o resultado pela raiz quadrada de g, a aceleração devido à gravidade. A raiz quadrada é igual a 3,1 para unidades métricas. Por exemplo, multiplique 316,2 por 3,1 para obter 980,22.

  3. 3

    Eleve a inclinação dos lados do canal para a capacidade de 1,5. A inclinação é expressa como m:1, onde m é o componente horizontal e 1 é o componente vertical. Se m = 2, por exemplo, calcule 2^1,5 para obter 2,8.

  4. 4

    Multiplique o resultado pelo fluxo volumétrico através do canal. Se a taxa de fluxo é de 100 metros cúbicos por segundo, por exemplo, multiplique por 2,8 para obter 2.800.

  5. 5

    Divida esse resultado pelo resultado dos cálculos utilizando g e a largura do canal. Por exemplo, divida 2.800 por 1.802,34 para obter 1,55.

  6. 6

    Identifique esse número no eixo x de um gráfico de profundidade crítica para os canais trapezoidais. Mova-se a partir desse ponto no eixo x para a linha diagonal no gráfico. Mova-se para a esquerda a partir desse ponto para o eixo y. O valor nesse ponto no eixo y é y', uma variável relacionada com a profundidade adimensional crítica. Se o número original é 1,55, y'= 1.

  7. 7

    Multiplique y' pela largura da base do canal. Se y' é 1 e a largura da base é de 10 metros, 1x10 = 10 metros.

  8. 8

    Divida o resultado por m, a declividade do canal. Se m = 2, por exemplo, divida 10 metros por 2 para obter 5 metros. Essa é a profundidade crítica.

Dicas & Advertências

  • Certifique-se de que todas as suas variáveis ​​utilizem unidades consistentes antes de iniciar o cálculo.

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