Calculadora de vazão de Manning em canal aberto

Ela aplica a forma SI da equação de Manning e fornece a vazão em metros cúbicos por segundo e a velocidade média em metros por segundo. Você pode usá-la em uma verificação inicial de engenharia, na comparação de alternativas de canal ou em cálculos automatizados quando a geometria e a resistência já estiverem definidas.

Prepare dados hidráulicos da mesma seção de escoamento

Comece com uma seção transversal e uma condição que possam ser consideradas aproximadamente permanentes e uniformes. Informe a área molhada em metros quadrados, e não toda a área escavada acima da superfície da água. O raio hidráulico corresponde à área molhada dividida pelo perímetro molhado; em geral, ele não é igual à profundidade, embora os valores possam ficar próximos em um canal retangular muito largo. Informe a declividade do fundo como razão adimensional, por exemplo 0.002 para uma queda de dois metros em mil metros horizontais. O coeficiente de Manning deve representar material, vegetação, irregularidade, alinhamento e condição do escoamento estudado. Os quatro valores precisam corresponder ao mesmo nível de água e ao mesmo trecho. Combinar uma área de uma cota com o raio de outra produz um número sem seção física coerente. A calculadora usa somente unidades SI; converta as dimensões antes do cálculo, em vez de tentar corrigir a vazão final.

Entenda como a equação de Manning determina a vazão

O cálculo emprega Q = (1/n) A R^(2/3) S^(1/2), em que Q é a vazão, n é a rugosidade de Manning, A é a área molhada, R é o raio hidráulico e S é a declividade do fundo. A velocidade segue V = (1/n) R^(2/3) S^(1/2); multiplicando-a pela área, chega-se à vazão. Como a rugosidade aparece no denominador, um coeficiente maior reduz a velocidade e o escoamento previstos quando a geometria permanece igual. O raio hidráulico tem expoente de dois terços, enquanto a declividade entra por sua raiz quadrada; portanto, dobrar qualquer um deles não dobra a vazão. Declividade zero resulta em velocidade e vazão iguais a zero neste modelo ideal de escoamento uniforme. Rugosidade zero é matematicamente indefinida, pois exigiria divisão por zero, e por isso gera erro em vez de infinito. O arredondamento torna a resposta reproduzível, mas não atribui aos dados de campo uma precisão que eles não possuem.

Interprete o resultado e verifique a aplicação do modelo

Considere a vazão retornada uma estimativa condicionada às hipóteses de Manning, e não um substituto para o julgamento hidráulico. A equação é comum em escoamentos por gravidade em canais abertos aproximadamente uniformes, com uma declividade de energia representativa frequentemente aproximada pela declividade do fundo. Ela pode ser inadequada perto de controles, transições, bueiros, comportas, ressaltos hidráulicos, remansos, trechos rapidamente variados ou locais onde a superfície da água mude bastante ao longo do canal. Compare a velocidade média com critérios de erosão, sedimentação, revestimento e segurança aplicáveis ao projeto. Como a rugosidade de Manning é selecionada e não conhecida com exatidão, faça análises com valores plausíveis baixos e altos e avalie outras cotas quando área e raio variarem com a profundidade. Registre a origem da geometria, a justificativa da rugosidade, o datum do levantamento e o cálculo da declividade para permitir revisão. Pela API, cada cálculo custa US$ 0,002; no navegador, a mesma lógica determinística atende a verificações interativas.