APRESENTAÇÃO VERTEDORES.pdf - Ufersa

VERTEDORESINSTRUMENTOS PARA MEDIÇÃO DEVAZÃO EM CURSOS D’ÁGUANATURAIS E EM CANAISCONSTRUÍDOS

VERTEDORESVERTEDORES ou VERTEDOUROSSão instrumentos hidráulicosutilizados para medir vazão emcursos d’água naturais e emcanais construídos.

VERTEDORES - NOMENCLATURARégua paramedição dacarga hidráulicaCrista ou Soleira: superfíciepor onde a água extravasaFace: Presente nos vertedorescom contrações laterais

VERTEDORES - DEFINIÇÃOOs vertedores podem ser definidoscomo paredes, diques ou aberturassobre as quais um líquido escoa. Otermo aplica-se também aosextravasores de represas.Os VERTEDORES devem serconstruídos com forma geométricadefinida e seu estudo é feitoconsiderando-os como orifícios sem aparte superior.

VERTEDORES - EXEMPLOExemplo de vertedor em chapa metálica, usado eminstalações para tratamento de água.Fonte: www.jinox.com.br/vertedouros9.asp

VERTEDORES - CLASSIFICAÇÃOMuitos fatores podem servir debase para a classificação dosvertedores. Exemplos:Quanto à forma:Simples (retangulares, trapezoidais,triangulares);Compostos (seções combinadas –duas ou mais formas geométricas).

CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORES:FORMAÀ esquerda na figura, vêseum vertedor de formasimples (retangular)utilizado para medirgrandes vazões.À direita há um vertedorde seção composta(retangular na partesuperior e triangular embaixo). A formatriangular é apropriadapara medir vazõespequenas com precisão.

CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORES:TIPO DA SOLEIRAQuanto ao tipo da soleira ou crista: Soleira delgada (chapa metálica oumadeira chanfrada); Soleira espessa (alvenaria de pedrasou tijolos e concreto)

CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORES:SOLEIRA DELGADALâmina vertente(também denominada veia líquida)Fundo do canalSoleira chanfrada para que alâmina vertente a toque num sóponto.

CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORES:SOLEIRA DELGADAVertedor triangular de soleira delgada

CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORES:SOLEIRA ESPESSAHSoleiraeCondição: e > 0,66 H

CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORES:LARGURA RELATIVAQuanto à largura relativa dasoleira: Vertedores sem contrações laterais; Vertedores com uma contraçãolateral; vertedores com duas contraçõeslaterais.

CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORES:LARGURA RELATIVAVertedor semcontrações lateraisVertedor retangularcom duas contraçõeslaterais

CÁLCULO DA VAZÃO ATRAVÉS DEVERTEDORESPara orifícios de grandes dimensões, foideduzida a seguinte equação:Q=23. Cd.L.2. g.(2 3/ 2h23/ − h1)Fazendo-se h1=0 e h2=H, a equação fica:Q =23. Cd.L.2. g.H3/ 2

CÁLCULO DA VAZÃO ATRAVÉS DEVERTEDORESQ = K.L.H 3/2, onde2K = . Cd.2.g3Para o valor médio de Cd = 0,62, temos:K = 2/3 x 0,62 x 4,43 = 1,83Q = 1,83.L.H 3/2(Fórmula de Francis para vertedores semcontrações laterais)Sendo Q dada em m 3 /s e L e H em metros.

INFLUÊNCIA DAS CONTRAÇÕESLATERAISAs contrações ocorrem nos vertedorescuja largura é menor que a largura do canalonde estão instalados.

INFLUÊNCIA DAS CONTRAÇÕESLATERAISQuando for necessário construir umvertedor com contrações laterais, deve-sefazer uma correção no valor de L dafórmula de Francis, que passa a serdenominado L’.

INFLUÊNCIA DAS CONTRAÇÕESLATERAISA presença das contrações faz comque a largura real L atue como se estivessereduzida a um comprimento menor L’. Para uma contração apenas, L’ = L –0,1.H Para duas contrações, L’ = L – 0,2.HPara o caso mais comum de duascontrações laterais, a fórmula fica:Q( − 0,2. ).3/ 2= 1,838.L H H

VERTEDOR CIPOLLETTIPara compensar a redução de vazãoproduzida pelas contrações laterais,Cipolletti propôs um modelo de vertedor deforma trapezoidal com a seguinte forma:Q1Q2Q1A soleira L continua com amesma dimensão, mas asvazões Q1 de ambos oslados compensam aredução de vazão.LQ = Q2 + 2 Q1

VERTEDOR CIPOLLETTI

VERTEDOR CIPOLLETTIA inclinação das facesdeve ser 1:4 (1 na horizontalpara 4 na vertical), pois destemodo a vazão através daspartestriangularesacrescentadas compensa odecréscimo de vazãoprovocado pelas contraçõeslaterais.Para o vertedorCipolletti pode ser aplicada afórmula de Francis sem acorreção para o comprimentoda soleira.41Q = 1,83.L.H 3/2

VERTEDOR CIPOLLETTIFórmula empírica para vertedor trapezoidal.hQ1Q2Q1Baseado-se em experiências feitas em 1915para vertedores trapezoidais, Gourley Crimpestabeleceram a seguinte fórmula empírica:L2,47Q = 1,32htg α + 1,69b1,02h1,47( 1)

VERTEDOR CIPOLLETTICálculo do decréscimo de vazão em vertedorretangular com duas contrações;ΔQ=2 5C 2gh2d15( 2)A fim de compensar esse decréscimo de vazão,Cipolletti imaginou adicionar ao retângulo uma áreatriangular, de mesma carga h, cuja vazão é dada por,Q=8 2g5 2 ⎛α⎞Cdhtg⎜⎟15 ⎝ 2 ⎠() 3

VERTEDOR CIPOLLETTIO vertedor de Cipolletti, no qual a soleira está emparede delgada pode ser representado por,Q=232gCd⎛⎜⎝5h52+b h32⎞⎟⎠

VERTEDOR TRIANGULAROs vertedores triangulares sãorecomendados para medir pequenas vazões,pois permitem maior precisão na leitura daaltura H do que os de soleira plana.São usualmente construídos a partir dechapas metálicas, com ângulo de 90°.90°Q =1,4.H5/ 2

VERTEDOR TRIANGULAR

VERTEDOR TRIANGULARVertedor triangular de 90 0 , de paredes delgadas

VERTEDOR TRIANGULAR

VERTEDORES DE SOLEIRAESPESSAHSoleiraeQ = 1,71.L.H3/ 2

RECOMENDAÇÕES PARA CONSTRUÇÃODE UM VERTEDOR RETANGULAR(Preferencialmente sem contração lateral)A soleira deve ser delgada, reta, em nívelcom o plano horizontal e normal à direção dofluxo (convém utilizar uma placa de metal);A distância da crista ao fundo e aos ladosdo canal deve ser igual a 3H (no mínimo 20cm);Deve haver livre admissão de ar debaixoda lâmina de água (veia livre);A carga hidráulica H deve ser maior que5 cm e menor que 60 cm;

RECOMENDAÇÕES PARA CONSTRUÇÃODE UM VERTEDOR RETANGULARO comprimento da soleira deve serno mínimo igual a 3H (no mínimo 20 a 30 cm);A montante do vertedor deve haverum trecho retilíneo para regularizar omovimento da água, de preferência com ofundo em nível.Observações:- A régua pode ser colocada num poço lateralao canal para fugir da influência de ondas;- O nível da água a jusante não deve estarpróximo da soleira do vertedor (p’ < p).

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