Apresentação vertedores

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Apresentação vertedores

  1. 1. VERTEDORES INSTRUMENTOS PARA MEDIÇÃO DE VAZÃO EM CURSOS D’ÁGUA NATURAIS E EM CANAIS CONSTRUÍDOS
  2. 2. VERTEDORES VERTEDORES ou VERTEDOUROS São instrumentos hidráulicos utilizados para medir vazão em cursos d’água naturais e em canais construídos.
  3. 3. VERTEDORES - NOMENCLATURA Régua para medição da carga hidráulica Crista ou Soleira: superfície por onde a água extravasa Face: Presente nos vertedores com contrações laterais
  4. 4. VERTEDORES - DEFINIÇÃO Os vertedores podem ser definidos como paredes, diques ou aberturas sobre as quais um líquido escoa. O termo aplica-se também aos extravasores de represas. Os VERTEDORES devem ser construídos com forma geométrica definida e seu estudo é feito considerando-os como orifícios sem a parte superior.
  5. 5. VERTEDORES - EXEMPLO Exemplo de vertedor em chapa metálica, usado em instalações para tratamento de água. Fonte: www.jinox.com.br/vertedouros9.asp
  6. 6. VERTEDORES - CLASSIFICAÇÃO Muitos fatores podem servir de base para a classificação dos vertedores. Exemplos: Quanto à forma: Simples (retangulares, trapezoidais, triangulares); Compostos (seções combinadas – duas ou mais formas geométricas).
  7. 7. CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORES: FORMA À esquerda na figura, vêse um vertedor de forma simples (retangular) utilizado para medir grandes vazões. À direita há um vertedor de seção composta (retangular na parte superior e triangular em baixo). A forma triangular é apropriada para medir vazões pequenas com precisão.
  8. 8. CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORES: TIPO DA SOLEIRA Quanto ao tipo da soleira ou crista: Soleira delgada (chapa metálica ou madeira chanfrada); Soleira espessa (alvenaria de pedras ou tijolos e concreto)
  9. 9. CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORES: SOLEIRA DELGADA Lâmina vertente (também denominada veia líquida) Fundo do canal Soleira chanfrada para que a lâmina vertente a toque num só ponto.
  10. 10. CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORES: SOLEIRA DELGADA Vertedor triangular de soleira delgada
  11. 11. CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORES: SOLEIRA ESPESSA H Soleira e Condição: e > 0,66 H
  12. 12. CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORES: LARGURA RELATIVA Quanto à largura relativa da soleira: Vertedores sem contrações laterais; Vertedores com uma contração lateral; vertedores com duas contrações laterais.
  13. 13. CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORES: LARGURA RELATIVA Vertedor sem contrações laterais Vertedor retangular com duas contrações laterais
  14. 14. CÁLCULO DA VAZÃO ATRAVÉS DE VERTEDORES Para orifícios de grandes dimensões, foi deduzida a seguinte equação: 2 Q = .Cd .L. 2. g .(h 23 / 2 − h13 / 2 ) 3 Fazendo-se h1=0 e h2=H, a equação fica: 2 Q = .Cd .L. 2. g. H 3 / 2 3
  15. 15. CÁLCULO DA VAZÃO ATRAVÉS DE VERTEDORES Q= K.L.H3/2 2 , onde K = .Cd . 2. g 3 Para o valor médio de Cd = 0,62, temos: K = 2/3 x 0,62 x 4,43 = 1,83 Q = 1,83.L.H3/2 (Fórmula de Francis para vertedores sem contrações laterais) Sendo Q dada em m3/s e L e H em metros.
  16. 16. INFLUÊNCIA DAS CONTRAÇÕES LATERAIS As contrações ocorrem nos vertedores cuja largura é menor que a largura do canal onde estão instalados.
  17. 17. INFLUÊNCIA DAS CONTRAÇÕES LATERAIS Quando for necessário construir um vertedor com contrações laterais, deve-se fazer uma correção no valor de L da fórmula de Francis, que passa a ser denominado L’.
  18. 18. INFLUÊNCIA DAS CONTRAÇÕES LATERAIS A presença das contrações faz com que a largura real L atue como se estivesse reduzida a um comprimento menor L’. Para uma contração apenas, L’ = L – 0,1.H Para duas contrações, L’ = L – 0,2.H Para o caso mais comum de duas contrações laterais, a fórmula fica: Q = 1,838.(L − 0,2.H ).H 3/ 2
  19. 19. VERTEDOR CIPOLLETTI Para compensar a redução de vazão produzida pelas contrações laterais, Cipolletti propôs um modelo de vertedor de forma trapezoidal com a seguinte forma: Q1 Q1 Q2 L A soleira L continua com a mesma dimensão, mas as vazões Q1 de ambos os lados compensam a redução de vazão. Q = Q2 + 2 Q1
  20. 20. VERTEDOR CIPOLLETTI
  21. 21. VERTEDOR CIPOLLETTI A inclinação das faces deve ser 1:4 (1 na horizontal para 4 na vertical), pois deste modo a vazão através das partes triangulares acrescentadas compensa o decréscimo de vazão provocado pelas contrações laterais. Para o vertedor Cipolletti pode ser aplicada a fórmula de Francis sem a correção para o comprimento da soleira. 1 4 Q = 1,83.L.H3/2
  22. 22. VERTEDOR CIPOLLETTI Fórmula empírica para vertedor trapezoidal. Q1 h Q1 Q2 L Baseado-se em experiências feitas em 1915 para vertedores trapezoidais, Gourley Crimp estabeleceram a seguinte fórmula empírica: Q = 1,32h 2 , 47 tg α + 1,69b 1, 02 1, 47 h (1)
  23. 23. VERTEDOR CIPOLLETTI Cálculo do decréscimo de vazão retangular com duas contrações; 2 ΔQ = Cd 15 2g h 52 em vertedor (2) A fim de compensar esse decréscimo de vazão, Cipolletti imaginou adicionar ao retângulo uma área triangular, de mesma carga h, cuja vazão é dada por, 8 2g ⎛α ⎞ 52 Q= Cd h tg ⎜ ⎟ 15 ⎝2⎠ (3)
  24. 24. VERTEDOR CIPOLLETTI O vertedor de Cipolletti, no qual a soleira está em parede delgada pode ser representado por, ⎛ h5 2 2 2g 32⎞ Q= Cd ⎜ ⎜ 5 +b h ⎟ ⎟ 3 ⎝ ⎠
  25. 25. VERTEDOR TRIANGULAR Os vertedores triangulares são recomendados para medir pequenas vazões, pois permitem maior precisão na leitura da altura H do que os de soleira plana. São usualmente construídos a partir de chapas metálicas, com ângulo de 90°. 90° Q = 1,4.H 5/ 2
  26. 26. VERTEDOR TRIANGULAR
  27. 27. VERTEDOR TRIANGULAR Vertedor triangular de 900, de paredes delgadas
  28. 28. VERTEDOR TRIANGULAR
  29. 29. VERTEDORES DE SOLEIRA ESPESSA H Soleira e Q = 1,71.L.H 3/ 2
  30. 30. RECOMENDAÇÕES PARA CONSTRUÇÃO DE UM VERTEDOR RETANGULAR (Preferencialmente sem contração lateral) A soleira deve ser delgada, reta, em nível com o plano horizontal e normal à direção do fluxo (convém utilizar uma placa de metal); A distância da crista ao fundo e aos lados do canal deve ser igual a 3H (no mínimo 20 cm); Deve haver livre admissão de ar debaixo da lâmina de água (veia livre); A carga hidráulica H deve ser maior que 5 cm e menor que 60 cm;
  31. 31. RECOMENDAÇÕES PARA CONSTRUÇÃO DE UM VERTEDOR RETANGULAR O comprimento da soleira deve ser no mínimo igual a 3H (no mínimo 20 a 30 cm); A montante do vertedor deve haver um trecho retilíneo para regularizar o movimento da água, de preferência com o fundo em nível. Observações: - A régua pode ser colocada num poço lateral ao canal para fugir da influência de ondas; - O nível da água a jusante não deve estar próximo da soleira do vertedor (p’ < p).
  32. 32. VERTEDOR ATUANDO COMO CAIXA DE NÍVEL EM REPRESA http://www.lagos-plantas-hidro.com/curias_fotos.html

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