Hidrometria

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hidrometria, recursos hídricos e barragens de terra.

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Hidrometria

  1. 1. 1 ! " AULA PRÁTICA – 6 HIDROMETRIA (Medição de Vazão) I - INTRODUÇÃO Definição: É o estudo dos métodos de medição de velocidade e vazão Importância → Quantificar a vazão disponível para projetos de irrigação; → Controlar a vazão (volume) de água de irrigação a ser aplicada em projetos (racionalizar o uso da água); → Quantificar a vazão disponível para acionar uma roda d’água ou carneiro hidráulico. A escolha do método depende: → Do volume do fluxo de água; → Das condições locais; → Do custo (existem equipamentos caros e outros simples e baratos); → Da precisão desejada II - MÉTODOS 1) APLICADOS A CONDUTOS LIVRES (CANAIS) a) MÉTODO DIRETO →→→→ Volumétrico →→→→ Gravimétrico ( Alta precisão, usado como calibração de outros métodos). Utilização: Pequenas vazões (Q ≤ 10 litros/s) a-1) Volumétrico Baseia-se no tempo gasto para que um determinado fluxo de água ocupe um recipiente com volume conhecido. t Vol Q = onde: Q ( L/s ) ; Vol ( L ) ; t ( s )
  2. 2. 2 Importante: Realizar 3 repetições e obter a média 3 321 QQQ Qméd ++ a-2) Gravimétrico Consiste na pesagem de um determinado volume de água obtido em um determinado tempo. t Vol Q = mas, Vol Peso =γ → γ Peso Vol = → t Peso Q *γ = Exemplo: Balança: 20 kg (massa no S.I) ou 20 kgf (peso no Sist. Técnico) Tempo: 10 s s m kgf kgf Q 10*1000 20 3 = s L s mQ 2002,0 3 == 10 a 20 litros
  3. 3. 3 b) MÉTODO DO FLUTUADOR Utilização: Grandes vazões (Q > 300 L/s) Através de flutuadores (pode ser utilizada uma garrafa plástica, bóia, etc.) determina-se a velocidade superficial do escoamento. Esta velocidade superficial é, na maioria das vezes, superior a velocidade média do escoamento. A velocidade média corresponde de 80 a 90% da velocidade superficial. Multiplicando-se a velocidade média pela área molhada (área da seção transversal por onde está ocorrendo o escoamento), obteremos a vazão. médiamédia AVQ *= Determinação da área Determinação da velocidade A A área é determinada por batimetria A determinação em escritório, é feita utilizando-se planímetros, papel milimetrado, etc 1 210 m -Fazer 3 repertições -Trecho mais reto e uniforme -Baixa precisão Vmáx Vméd V ≈ 0 -0,6 h -0,2 h VMED = 0,85 . VSUP.
  4. 4. 4 t x V ∆ ∆ = Exemplo: O flutuador demorou 20 s para percorrer o trecho entre os pontos 1 e 2 ( 10 m ). s m s m V 5,0 20 10 == VMED = 0,85 x 0,5 m/s VMED = 0,425 m/s Supondo uma área da seção transversal igual a 1,5 m2 : Q = 0,425 m/s x 1,5 m2 Q = 0,64 m3 /s ou Q = 640 L/s c) MÉTODO DO VERTEDOR Vertedores são simples aberturas ou entalhes na parte superior de uma parede por onde o líquido escoa. Podem ser instalados em cursos d’água naturais ou artificiais. Utilização: pequenos cursos d’água, canais (vazão média) (10 ≤ Q ≤ 300 L/s) L → largura da soleira H → altura da lâmina de água que passa (carga hidráulica) sobre a soleira P → distância do fundo d’água à soleira P’→ profundidade do curso de água à jusante do vertedor L P H Soleira ou crista Faces H P 1,5 m P’ P’ < P (vertedor livre)
  5. 5. 5 Alguns cuidados na instalação do Vertedor - A soleira deve estar nivelada; - Face de montante na vertical e deve ser lisa; - Paredes delgadas ou cantos em bisel; - Não deve ser afogado. A água não deve escoar pela parede de jusante; - P ≥ 2H ( P deve ser superior a 20 cm ); - 5 cm ≤ H ≤ 60 cm; - Escolher um trecho retilíneo, de pelo menos 3 m para a instalação do vertedor; - Fazer a medição de H 1,5 m antes do vertedor. Tipos de Vertedores e suas equações para a determinação da vazão 1- Vertedor Triangular: → Maior precisão para pequenas vazões 2- Vertedor Retangular 2.1 – Com duas contrações laterais → As contrações ocorrem nos vertedores cuja largura é inferior à largura do curso d’água. H Q = 1,4 . H5/2 ( Q = m3 /s ; H = m ; θ = 90º ) H L Q = 1,84 . L . H3/2 (Q = m3 /s ; H = m ; L = m )
  6. 6. 6 2.2 - Sem contração lateral 2.3 - Vertedor trapezoidal (CIPOLLETTI) 2.4 - Vertedor circular H L Q = 1,85 . L . H3/2 (Q = m3 /s ; H = m ; L = m ) H L Q = 1,86 . L . H3/2 (Q = m3 /s ; H = m ; L = m ) inclinação: 1:4 4 1 D H Q = 1,518 . D0,693 . H1,807 (Q = m3 /s ; H = m ; D = m )
  7. 7. 7 d) MEDIDOR “WSC FLUME” ( Calha ) → Muito utilizado para medir a vazão em sulcos de irrigação ou canais. Neste equipamento, a água praticamente não se eleva ( represamento ) à montante do ponto de instalação. Por este motivo é muito utilizado em projetos de irrigação por superfície ( sulcos ); → São construídas em três tamanhos diferentes: pequena, média e grande; → Para a medição da vazão, somente a leitura de uma régua graduada em milímetros, encostada na parede lateral da entrada, é suficiente. A leitura é convertida em vazão através de Tabelas ou de prévia calibração com outros métodos (Equações). e) MOLINETE → São pás ou hélices que giram impulsionadas pela velocidade de escoamento; → Estabelece-se uma proporcionalidade entre o número de voltas por unidade de tempo e velocidade de escoamento; → É necessário a determinação da área da seção de escoamento para a determinação da vazão ( Q = A . V ); → Podem ser utilizados em condutos “livres” ou “forçados” ; → É muito preciso na determinação da velocidade de escoamento. Q = a . Hb a , b → coeficientes experimentais H → altura ( cm ) Q → vazão ( l/s )

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