MEDIDAS DE VAZÃO ATRAVÉS DE VERTEDORES

1. OBJETIVO

Familiarização com o uso de vertedores como medidores de vazão. Medir a vazão de canais

com vertedores triangulares e retangulares.

2. INTRODUÇÃO TEÓRICA

2.1- Definição

Um vertedor é uma obstrução que faz com que o fluido retorne e escoe sobre ou através dessa

obstrução. São orifícios incompletos, pois têm perímetro aberto. Localizam-se na parte superior

de reservatórios, canais, etc.

2.2-Finalidade

Medir a vazão de córregos, galerias pluviais, canais, etc. Determina-se a vazão medindo-se a

altura da superfície da água a montante.

2.3- Classificação dos vertedores

O vertedor pode ser classificado quanto à forma, quanto à altura relativa da soleira, quanto à

natureza da parede, quanto à largura relativa. A mais objetiva é quanto à forma. Um vertedor

pode ter qualquer forma, mas é preferível a geométrica, a logarítmica, etc.

Quanto à forma geométrica:

- vertedor simples:

- retangular

- triangular

- trapezoidal

- circular

- parabólico, etc.

- vertedor composto:

- reunião das formas acima indicadas

2.4- Denominações

A aresta do vertedor, sobre a qual passa a água é a soleira ou crista. Chamamos de carga do

vertedor à altura H da lâmina de água a montante da soleira. A carga é medida a partir da carga

da soleira; porém, devido ao abaixamento da lâmina vertente, essa medida deve ser feita em

uma seção cuja distância à soleira seja igual ou superior a 5H. A profundidade do vertedor é a

distância vertical entre a soleira e o fundo do conduto livre ( canal, córrego, etc.)

Da mesma forma que nos orifícios, o vertedor será de parede delgada ou espessa. Diz-se que

overtedor é contraído quando sua largura é menor que a largura do acesso ( canal, córrego, etc.).

O vertedor pode ter uma ou duas contrações. A figura 1 mostra um vertedor retangular de

parede delgada.

2.5- Cálculo da vazão

A figura .2, mostra um jorro com contração num vertedor

Figura.2 - Jorro com contração num vertedor

Para o desenvolvimento das equações, considera-se que o vertedor passa sobre a soleira

diretamente sem contração.

Aplicando a equação de Bernoulli entre 1 e 2

Como o jorro tem linhas de correntes paralelas e pressão atmosférica em todos os pontos, vem

na qual a carga de velocidade na seção 1 é desprezada.

Resolvendo em relação a v , temos

A vazão teórica Qt é

As contrações e perdas reduzem a vazão real; diferentes pesquisadores encontram valores em

torno de 60% da teórica. Isso caracteriza um valor de Cd ( equivalente a um coeficiente de

descarga), de tal forma que a equação fica

Para vertedores retangulares com contração lateral, foi deduzida a seguinte fórmula

Para vertedores retangulares sem contração lateral, é utilizada a fórmula de Bazin:

Para pequenas vazões, o vertedor triangular é particularmente conveniente. Na figura 3 temos

um vertedor triangular.

Figura 3. Vertedor Triangular

Numa profundidade y a velocidade é e a vazão teórica é

ou

O expoente é correto, mas o coeficiente deve ser reduzido. Se o triângulo é isósceles com o

ângulo entre os lados iguais de 90º a vazão é dada por

3. Parte experimental

A água é captada através de uma mangueira e vai para o reservatório, inicial de onde escoa para

o

reservatório de coleta. O reservatório inicial e o quebra ondas têm como função tornar o

escoamento

mais comportado, evitando-se muita turbulência, oscilações e ondas. O escoamento passa pelo

conduto e dirige-se para a saída do vertedor. Os vertedores são fixados em suportes. A vazão é

controlada pela mangueira, através de registros convenientemente dispostos. Para cada abertura

fixada do registro, anota-se o nível do reservatório de coleta e o tempo gasto para preencher

aquele

nível. Mede-se a altura do canal molhado (superfície da água) correspondente. Varia-se a

abertura do

registro da mangueira e, com isso, a vazão. São repetidas as medidas.

4. Formulário

vertedor retangular com contração lateral (equação 6)

Q 1,838L 0,2HH 3/ 2 (m3/s)

vertedor retangular sem contração lateral (Bazin) (equação 7)

Q 1,833LH 3/ 2 (m3/s)

vertedor triangular (Thompson) (equação 10)

Q 1,4H 5/ 2 (m3/s)

5. Cálculos

Calcular os valores de Qt, a partir das fórmulas gerais

Calcular os valores de vazão a partir das fórmulas empíricas (com coeficientes obtidos pelos

pesquisadores).

Encontrar o valor de Cd para os vertedores retangulares (Qr/Qt)

6. Tabelas e gráficos

Construir uma tabela com o volume e o tempo, para obtenção de Qreal e com os valores de H,

para o

vertedor triangular e retangular.

Construir o gráfico Qreal x Qt

Construir o gráfico Qreal x H

Comparar os valores de Cd encontrados, com os valores dos pesquisadores. 48