Prof. Roberta Alcoforado Semestre 2014.1

HIDRULICA

Universidade de Pernambuco

Escola Politcnica de Pernambuco Departamento de Engenharia Civil

VERTEDORES ou VERTEDOUROS So instrumentos hidrulicos utilizados para medir vazo em cursos dgua naturais e em canais construdos.

DEFINI0 Os vertedores podem ser definidos como paredes, diques ou aberturas sobre as quais um lquido escoa. O termo aplica-se tambm aos extravasores de represas.

devem ser construdos com forma geomtrica definida e e seu estudo feito considerando-os como orifcios sem a parte superior

DEFINI0 Em outras palavras definido como simples paredes, diques ou aberturas sobre as quais um liquido escoa.

Muito utilizado para a medio de vazo de pequenos cursos de gua e condutos livres, assim como no controle do escoamento em galerias e canais.

COMPONENTES borda horizontal - crista, ou soleira. bordas verticais - faces do vertedor. A carga do vertedor, H a altura atingida pela gua, a contar da cota da soleira do vertedor. Devido a depresso (abaixamento) da lmina vertente junto ao vertedor, a carga H deve ser medida a montante a uma distncia aproximadamente igual ou superior a 5H.

CLASSIFICAO Quanto Forma

Simples (retangulares, trapezoidais, triangulares); Compostos (sees combinadas duas ou mais formas

geomtricas).

Esquerda - vertedor de forma simples (retangular) utilizado para medir grandes vazes. Direita vertedor de seo composta (retangular na parte superior e triangular em baixo). A forma triangular apropriada para medir, com preciso pequenas vazes

Vertedores em Parede Delgada - construdos a partir de chapas metlicas (delgadas) ou de outro material, de modo que o jato passe livremente ao deixar a face de montante.

Vertedores de Parede Espessa (alvenaria de pedras ou tijolos e concreto).

CLASSIFICAO Quanto natureza das paredes

SOLEIRA DELGADA

Soleira chanfrada para que a lmina vertente a toque num s ponto.

Lmina vertente

(tambm denominada veia lquida)

Fundo do canal

Bolsa de ar

SOLEIRA ESPESSA

Condio: e > 0,66 H

e

H

Soleira

Vertedores sem contraes laterais - A largura do canal de acesso a mesma do vertedor (L=B); Vertedores com uma contrao lateral A

largura menor do que a do canal de acesso (L

CLASSIFICAO: Quanto Altura Relativa da Soleira

p

p

h

D 5.H

H

Vertedores Livres (p > p);

Vertedores afogados (p < p).

VERTEDOR LIVRE

CLCULO DA VAZO ATRAVS DE VERTEDORES Para orifcios de grandes dimenses, foi deduzida a seguinte equao: Fazendo-se h1=0 e h2=H, a equao fica:

( )2/32/3 12..2...32 hhgLCdQ =

2/3..2...32 HgLCdQ =

CLCULO DA VAZO ATRAVS DE VERTEDORES Q = K.L.H3/2 , onde Para o valor mdio de Cd = 0,62, temos: K = 2/3 x 0,62 x 4,43 = 1,83

Q = 1,83.L.H3/2 (Frmula de Francis para vertedores sem contraes laterais) Sendo Q dada em m3/s e L e H em metros.

gCdK .2..32

=

INFLUNCIA DAS CONTRAES LATERAIS

As contraes ocorrem nos vertedores cuja largura menor que a largura do canal onde esto instalados.

INFLUNCIA DAS CONTRAES LATERAIS

Quando for necessrio construir um vertedor com contraes laterais, deve-se fazer uma correo no valor de L da frmula de Francis, que passa a ser denominado L.

A presena das contraes faz com que a largura real L atue como se estivesse reduzida a um comprimento menor L. Para uma contrao apenas, L = L 0,1.H Para duas contraes, L = L 0,2.H Para o caso mais comum de duas contraes laterais, a frmula fica:

INFLUNCIA DAS CONTRAES LATERAIS

( ) 2/3..2,0.838,1 HHLQ =

VERTEDOR CIPOLLETTI

Para compensar a reduo de vazo produzida pelas contraes laterais, Cipolletti props um modelo de vertedor de forma trapezoidal com a seguinte forma:

L

Q2 Q1 Q1

A soleira L continua com a mesma dimenso, mas as vazes Q1 de ambos os lados compensam a reduo de vazo.

Q = Q2 + 2 Q1

VERTEDOR CIPOLLETTI

VERTEDOR CIPOLLETTI

A inclinao das faces deve ser 1:4 (1 na horizontal para 4 na vertical), deste modo a vazo atravs das partes triangulares acrescentadas compensa o decrscimo de vazo provocado pelas contraes laterais. Para o vertedor Cipolletti pode ser aplicada a frmula de Francis sem a correo para o comprimento da soleira.

4

1

Q = 1,83.L.H3/2

VERTEDOR TRIANGULAR

Os vertedores triangulares so recomendados para medir pequenas vazes, pois permitem maior preciso na leitura da altura H do que os de soleira plana. So usualmente construdos a partir de chapas metlicas, com ngulo de 90.

90 2/5.4,1 HQ =

VERTEDOR TRIANGULAR

3H

VERTEDOR TRIANGULAR

VERTEDORES DE SOLEIRA ESPESSA

2/3..71,1 HLQ =

No vertedor de soleira espessa o escoamento do jato tal que a variao de presso hidrosttica em 2. Aplicar a equao de Bernoulli entre os pontos 1 e 2 para determinao da velocidade v2 na altura z, desprezando a velocidade de aproximao (STREETER; WYLIE, 1982).

Exerccio 1 Determinar a carga de um vertedor retangular, sem contrao lateral com 1,6m de soleira e descarga 730 L/seg.

Exerccio 1 Determinar a carga de um vertedor retangular, sem contrao lateral com 1,6m de soleira e descarga 730 L/seg.

Exerccio 2 Determinar a descarga de um pequeno curso dgua de 5 m de largura, onde instalou-se um vertedor central ao curso de 2,5m de largura e com uma altura de gua acima da soleira de 1,10m, conforme esquema da figura abaixo.

Exerccio 2

Vertedores de Crista de Barragem: Quando o nvel da gua num reservatrio ultrapassa a cota da

crista da barragem, escoando-se sobre ela a barragem funciona como um vertedor.

O traado da crista deve ser feito para a vazo mxima esperada, a maior carga admissvel

Vertedores de Crista de Barragem:

Os vertedouros normalmente usados nas barragens tambm so de soleira espessa, porm sua forma busca acompanhar o perfil da linha dgua.

Perfil CREAGER

Q 2,2 LH3/2

Perfil Creager:

Q 2,2 LH3/2

Valores adotados para H = 1m, para outros valores multiplicar as coordenadas pelo dado H

Exerccio Traar o perfil Creager supondo H=1,50m

X 0,00 0,15 0,30 0,45 0,60 0,90 1,20 1,50 1,80 2,10 2,55 3,00 3,75 4,50 5,25

Y 0,19 0,05 0,01 0,00 0,01 0,09 0,21 0,39 0,60 0,85 1,31 1,83 2,94 4,23 5,73 O valor de y foi calculado usando (5,73-y)

Slide Number 1Slide Number 2Slide Number 3Slide Number 4COMPONENTESCLASSIFICAO Quanto FormaCLASSIFICAO Quanto natureza das paredesSOLEIRA DELGADASOLEIRA ESPESSACLASSIFICAO: Quanto Largura Relativa da SoleiraSlide Number 11Slide Number 12CLCULO DA VAZO ATRAVS DE VERTEDORESCLCULO DA VAZO ATRAVS DE VERTEDORESINFLUNCIA DAS CONTRAES LATERAISINFLUNCIA DAS CONTRAES LATERAISINFLUNCIA DAS CONTRAES LATERAISVERTEDOR CIPOLLETTIVERTEDOR CIPOLLETTIVERTEDOR CIPOLLETTIVERTEDOR TRIANGULARVERTEDOR TRIANGULARVERTEDOR TRIANGULARVERTEDORES DE SOLEIRA ESPESSAExerccio 1Exerccio 1Exerccio 2Exerccio 2Slide Number 29Slide Number 30Slide Number 31Exerccio