medição de vazão

Medição de Vazão

Carlos Ruberto Fragoso Jr.

Marllus Gustavo F. P. das Neves

CTEC - UFAL

Hidrologia

• Medição Volumétrica

– Conceito de que vazão = V/ t

– Marca-se o tempo para preencher um

volume conhecido

– Aplicável para pequenas vazões

– Aplicável onde a água pode ser recolhida

Como se mede as vazões?

Vazão = velocidade x área

Medindo o escoamento

Molinete

Vazão x velocidade

Pequenos rios

Vazão x velocidade

Pequenos rios

Medição embarcadaMedição a partir de cabosMedição a partir de pontes

Rios maiores

Medindo velocidade

Medindo o escoamento

Medir vazão = equipamento e pessoal = $

Molinetes

Molinetes

• Medição à Vau- Para pequenas profundidades ( ~ 1.20 m)

- Para pequenas vazões

- molinete preso à uma haste

Medição com Molinete

Molinete preso à haste

( medição a vau)

Molinete preso à haste(medição a vau)

• Medição sobre Pontes

- Problemas da influências da estrutura

- Localização da ponte em boa seção para

medição

Medição com Molinete

Medição com Molinete sobre Ponte

• Medição com Barco Fixo

É a mais freqüente

• Barco fixado a um cabo de aço

• Cabo preso nas margens

• Posições das verticais medidas no cabo

Medição com Molinete

Medição a vau (a) e sobre Barco Fixo (b) e (c)

Guincho e Molinetes

Vazão x nível da água

Medindo o escoamento- A curva chave -

Muitas medições de vazão

Medindo o escoamento

A curva chave

Medindo o escoamento

Observação contínua

Duas vezes por dia (7:00 e 17:00 horas) verifica o nível na régua.

No escritório converte em vazão usando a curva chave.

Medindo o escoamento

Lance de réguas no Rio Inhandava

Posto 74320000- Rio Sargento -

Posto Porto Sucuri- Rio Paraguai -

Posto Porto da Manga- Rio Paraguai -

Posto Fluviométrico

Escalas Limnimétricas

Posto Fluviográfico

Limnígrafos de Bóia

Limnígrafos de Bóia

Limnígrafos de Bóia

Limnígrafo com

Tubulão Instalado

na Margem do Curso D’Água

Limnígrafo com

Tubulão Instalado no Curso D’Água

Limnígrafo com

Tubulão Instalado no Curso D’Água

Limnígrafo com registro em papel

Limnígrafos com Data Logger

Sensor de Nível

Posto de Medição de Vazão

• Requisitos para uma Boa Seção− Lugar de fácil acesso

− Forma regular da seção

− Trecho retilíneo

− Margem e leito não erodíveis

− Velocidade entre 0.2 e 2 m/s

− Controle por regime uniforme ou crítico

Curva-Chave

• Relação biunívoca entre vazão e

nível d’água requer:

Regime permanente e uniforme

ou

Regime Crítico

Seção Transversal

Seção Transversal

Seção Transversal

Área molhada

Seção Transversal

Perímetro molhado

Seção Transversal

Raio Hidráulico = Área/Perímetro

Calhas e Vertedores

Geometria da calhacondiciona o escoamentoe cria uma passagem por regime supercrítico, de maneira que a vazão podeser relacionada diretamenteao nível H0.

Calhas Parshall

• Calha Parshall é mais cara e complexa, mas permite medir uma ampla faixa de vazões.

• Vertedores criam obstáculos ao fluxo de sedimentos, peixes, etc…

Calha Parshall x Vertedores

Geometria da calhacondiciona o escoamentoe cria uma passagem por regime supercrítico, de maneira que a vazão podeser relacionada diretamenteao nível H0.

Calhas Parshall

Quantas verticais?Quantos pontos de medição por vertical?

Medindo o escoamento- A curva chave -

Fundo do rio

1 - medindo na superfície (submergir a hélice)

Perfil de velocidade

Perfil de velocidade

P

2 - medindo a 20 % da profundidade total (0,2 x P)

Perfil de velocidade

P

3 - medindo a 40 % da profundidade total (0,4 x P)

Perfil de velocidade

P

4 - medindo a 60 % da profundidade total (0,6 x P)

Perfil de velocidade

P

5 - medindo a 80 % da profundidade total (0,8 x P)

Perfil de velocidade

média

Usar apenas 1 ponto pode significar superestimativa ou Subestimativa.

Quantos Pontos por Vertical?

• Método detalhado– Muitos pontos em cada vertical

• Método simplificado– Apenas dois pontos em cada vertical

Pontos Posição na vertical

Velocidade média Profundidade do rio

1 0,6 P Vm=V(0,6) 0,15 a 0,6 m

2 0,2 e 0,8 P Vm=[V(0,2)+V(0,8)]/2 0,6 a 1,2 m

3 0,2; 0,6 e 0,8 P Vm=[V(0,2)+2.V(0,6)+V(0,8)]/4 1,2 a 2,0 m

4 0,2; 0,4; 0,6 e 0,8 P

Vm=[V(0,2)+2.V(0,4)+2.V(0,6)+V(0,8)]/6 2,0 a 4,0 m

6 Sup; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 e Fundo

Vm=[Vs+2(V(0,2)+V(0,4)+V(0,6)+V(0,8))+Vf]/10 > 4,0 m

Recomendações método detalhado

Pontos Posição na vertical

Velocidade média Profundidade do rio

1 0,6 P Vm=V(0,6) < 0,6 m

2 0,2 e 0,8 P Vm=[V(0,2)+V(0,8)]/2 > 0,6 m

Método Simplificado

Números Verticais

Largura do rio (m) Distância entre verticais (m)

Número de verticais

3 0,3 10

3 a 6 0,5 6 a 12

6 a 15 1 6 a 15

15 a 30 2 7 a 15

30 a 50 3 10 a 16

50 a 80 4 12 a 20

80 a 150 6 13 a 25

150 a 250 8 18 a 30

250 12 > 20

• Livro Hidrometria Aplicada de Irani dos Santos e outros; LACTEC e CEHPAR (Curitiba)

– a Associação Brasileira de Recursos Hídricos tem para vender (http://www.abrh.org.br) -

•Ter um hidrotécnico na equipe

•Não basta medir uma vez

Recomendações Hidrometria

• Medições de vazão usando um aparelho de medição de velocidade por efeito Doppler em ondas acústicas.

ADCP

Princípio ADCP

Rio Amazonas

ADCP fixo na margem de um canal

Problemas da curva chave

Problemas da curva chave

Poucos dados

Leito móvel

Poucos Dados

Trabalho

• Cada um de vocês deverá baixar, através do portal Hidroweb (no mínimo 2 postos fluviométricos).

• O programa HIDRO (disponível para download na página da Hidroweb) deverá ser utilizado para gerar a curva-chave dos postos fluviométricos.

• Série de vazões diárias, vazões médias mensais, vazão média anual, curva-chave

Exercícios• Uma medição de vazão em um pequeno rio apresentou os

resultados de hidrometria da tabela abaixo. A última vertical foi medida a 0,5 m da margem (a largura total do rio é de 12 metros).

Distância da margem (m)

0,5 1,5 3,5 5,5 7,5 9,5 10,5 11,5

Profundidade (m) 0,5 1,2 2,3 3,0 3,1 2,8 2,0 0,5

Velocidade a 0,2 m (m/s)

0,07 0,10 0,18 0,33 0,40 0,35 0,26 0,10

Velocidade a 0,8 m (m/s)

0,02 0,06 0,10 0,19 0,23 0,19 0,09 0,07

• Calcule a vazão

Exercícios

Distância da margem (m) 0.5 1.5 3.5 5.5 7.5 9.5 10.5 11.5 TotalLargura da vertical (m) 1 1.5 2 2 2 1.5 1 1 12Profundidade (m) 0.5 1.2 2.3 3 3.1 2.8 2 0.5Área (m2) 0.5 1.8 4.6 6 6.2 4.2 2 0.5 25.8Velocidade a 0.2 m (m/s) 0.07 0.10 0.18 0.33 0.40 0.35 0.26 0.10Velocidade a 0.8 m (m/s) 0.02 0.06 0.10 0.19 0.23 0.19 0.09 0.07

Velocidade média na vertical (m/s) 0.05 0.08 0.14 0.26 0.32 0.27 0.18 0.09Vazão parcial (m3/s) 0.023 0.144 0.644 1.560 1.953 1.134 0.350 0.043 5.85

Vazão = 5,85 m3/s

ExercíciosFoi realizada a medição de vazão em um rio conforme o

desenho abaixo, onde cada quadrado tem 3 metros na horizontal e 1 metro na vertical. Foi realizada apenas uma medição de velocidade por vertical com os valores observados indicados no desenho.

15 m

120 m

0,1 m/s

0,7 m/s

0,9 m/s 0,6 m/s

0,1 m/s

• O método simplificado, com apenas 1 medição por vertical é adequado

para este rio?• O número de verticais é suficiente de acordo com as

recomendações?• Qual é a vazão medida?

• Durante 3 anos foram realizadas medições de vazão em um pequeno arroio, com os resultados resumidos na tabela abaixo. Defina uma curva chave

do tipo Q= a(h-h0)b ou do tipo Q

= a + bh + ch2 para estes dados.

• Qual é a vazão que corresponde a h = 4 m ?

Cota (m) Vazão (m3/s)1.98 3.111.28 0.371.33 0.632.41 6.122.82 6.281.55 0.935.21 42.183.23 15.581.60 1.081.42 1.004.10 22.803.32 10.321.54 1.101.32 0.381.22 0.222.45 6.604.99 32.912.07 2.631.91 3.401.39 0.871.32 0.411.70 2.164.43 30.775.56 34.311.30 0.452.87 6.201.87 2.332.09 3.462.20 2.851.40 0.841.81 2.87

• Considere o trecho de rio do desenho abaixo. Qual é o local mais aconselhável para medir vazão?

Rápidos

Rio

Prin

cipa

l

Q = 0.6536h2.8507

R2 = 0.9731

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

0.00 2.00 4.00 6.00 8.00

Cota (m)

Vaz

ão (m

3/s)

.

Vazão (m3/s)

Um relatório técnico é apresentado a você com a seguinte curva chavedo rio das Lontras, no planalto do RS, num local em que a área dabacia é de 2500 km2. Critique a curva chave.