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VERTEDORES
INSTRUMENTOS PARA MEDIÇÃO DE VAZÃO EM CURSOS D’ÁGUA
NATURAIS E EM CANAIS CONSTRUÍDOS
VERTEDORES
VERTEDORES ou VERTEDOUROS
São instrumentos hidráulicos utilizados para medir vazão em cursos d’água naturais e em canais construídos.
VERTEDORES - NOMENCLATURA
Crista ou Soleira: superfície por onde a água extravasa
Face: Presente nos vertedores com contrações laterais
Régua para medição da carga hidráulica
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.
VERTEDORES - EXEMPLO
Exemplo de vertedor em chapa metálica, usado em instalações para tratamento de água.Fonte: www.jinox.com.br/vertedouros9.asp
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).
À esquerda na figura, vê-se 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.
CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORES: FORMA
Quanto ao tipo da soleira ou crista:
Soleira delgada (chapa metálica ou madeira chanfrada); Soleira espessa (alvenaria de pedras ou tijolos e concreto)
CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORES: TIPO DA SOLEIRA
CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORES: SOLEIRA DELGADA
Soleira chanfrada para que a lâmina vertente a toque num só ponto.
Lâmina vertente
(também denominada veia líquida)
Fundo do canal
CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORES: SOLEIRA DELGADA
Vertedor triangular de soleira delgada
CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORES: SOLEIRA ESPESSA
Condição: e > 0,66 H
e
H
Soleira
Quanto à largura relativa da soleira:
Vertedores sem contrações laterais; Vertedores com uma contração lateral; vertedores com duas contrações laterais.
CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORES: LARGURA RELATIVA
CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORES: LARGURA RELATIVA
Vertedor retangular com duas contrações laterais
Vertedor sem contrações laterais
CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORES: ALTURA RELATIVA DA SOLEIRA
p
p’
h
D ≥ 5.H
H
•Vertedores Livres (p > p’);
•Vertedores afogados (p < p’).
VERTEDOR LIVRE
CÁLCULO DA VAZÃO ATRAVÉS DE VERTEDORES
Para orifícios de grandes dimensões, foi deduzida a seguinte equação:
Fazendo-se h1=0 e h2=H, a equação fica:
2/32/3 12..2...3
2hhgLCdQ
2/3..2...3
2HgLCdQ
CÁLCULO DA VAZÃO ATRAVÉS DE VERTEDORES
Q = K.L.H3/2 , onde
Para o valor médio de Cd = 0,62, temos:K = 2/3 x 0,62 x 4,43 = 1,838
Q = 1,838.L.H3/2
(Fórmula de Francis para vertedores sem contrações laterais)Sendo Q dada em m3/s e L e H em metros.
gCdK .2..3
2
INFLUÊNCIA DAS CONTRAÇÕES LATERAIS
As contrações ocorrem nos vertedores cuja largura é menor que a largura do canal onde estão instalados.
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’.
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:
INFLUÊNCIA DAS CONTRAÇÕES LATERAIS
2/3..2,0.838,1 HHLQ
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:
L
Q2
Q1Q1A soleira L continua com a mesma dimensão, mas as vazões Q1 de ambos os lados compensam a redução de vazão.
Q = Q2 + 2 Q1
VERTEDOR CIPOLLETTI
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.
4
1
Q = 1,838.L.H3/2
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°2/5.4,1 HQ
VERTEDOR TRIANGULAR
VERTEDOR TRIANGULAR
Vertedor triangular de 900, de paredes delgadas
VERTEDOR TRIANGULAR
VERTEDOR TRIANGULAR
VERTEDORES DE SOLEIRA ESPESSA
e
H
Soleira
2/3..71,1 HLQ
Paredes Espessas - Extravasores
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;
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).
VERTEDOR ATUANDO COMO CAIXA DE NÍVEL EM REPRESA
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