Regime de Escoamento em Canais - Hidrometria

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Universidade de Cuiabá
Fundamentos da Hidráulica e Hidrometria
 (
UNIDADE
 
4
Regime
 
de
 
Escoamento
 
em
 
Canais
)
 (
Prof
a
.
 
Dahiane
 
dos
 
Santos
 
Oliveira
 
Zangeski
 
E-mail:
 
dahianezangeski@gmail.com
)
 Avaliação – Nível 2	
	Av. oficial
1º e 2º Bimestre
	Av. de sala de
aula 1º e 2º Bi.
	Atividade
Virtual
	Atividade
Transversal
	Total
	1000 (Prof.)
	1000
	1000
	3500
	12000
	4000 (Prof.)
	1500
	
	
	
 (
Média
 
7000
 
pontos
)
Unidade 4 - Seção 4.1 
HIDROMETRIA
 (
Orifícios
)uma abertura de perímet ro fechado, de forma geomét rica definida (ci rcuIar, t rianguIar, reta nguIar etc.) reaIiza da na parede de det er minado rese rvatório ou de det er minado cana l ou conduto em pressã; o, pela qual o liquido escoa em virtude de sua ene rgia pot enc ia l e/ou cinética.
Descarga livre
Afogada
Orifícios
Classificação dos Orifícios
Orifícios
Classificação dos Orifícios
Orifícios
Classificação dos Orifícios
Rela1 çã; o ai ca1 r ga1	sobre o orifíc·o 
t a1 m	a1 n1 h1 0	, podl e-se cl a1 ssi f ica1 -lo:
orifício pequeno orifício grande.
On de:
 (
V 
 
h
)NA 
Se..
h	1 dis1ancl1a d, o
,d	diâm1e 'iro
eixo do ortrfíci1 0	até a supelfí1 cie
F ig .	- E sco	erll':o ai ravés rde 1J	orif 1 t i	.
Orifícios
Vazão descarregada pelo orifício
 (
v2
 
>>v1
então
 
v1
 
é
 
aproximadamente
 
zero
)Cálculo da velocidade do jato que sai de um orifício e um
tanque de grande dimensão
 (
•
•
•
Velocidade1
 
=
 
0
H2 = 0
 
P1
 
=
 
P2
considerando
 
o
 
tanque
 
aberto
)
pontos (1) e (2) é a pressão atmosférica
Cálculo da velocidade do jato que sai de um orifício e um
tanque
𝒗²
𝟐𝒈 + 𝒉𝟏 +
𝑷 =
𝜸
𝒗²	𝑷
𝟐𝒈 +𝒉𝟐 + 𝜸
𝒉𝟏
𝒗²
=
𝟐𝒈
 (
𝑣
 
=
𝑔.
 
ℎ.
 
2
)
Orifícios
Vazão descarregada pelo orifício
Orifícios
Vazão descarregada pelo orifício
Orifícios
Vazão descarregada pelo orifício
Orifícios
Orifícios
 (
Exemplificando
)
 (
p
,
ar
e
 
1
) (
a
l
)U1m	d et	e rrninado1	r 1e servató rio d e1	3, 51	m	d 1 e	altura total t1e rn	um	1 o r if fc io
50	cm	do	sollo é c,
ir c u	ar, pequeno e de
d e fina, com 5 cni 1d e diametro.
Pode·-s e	calcular a vazão 1de água da s, eg u in e forma:
 (
m
0,5m
)Q =Cd*A*	2 ∗ 𝐻 ∗ 𝑔
Q = 0,607* 1,96 ∗ 10−3*	2 ∗ 3 ∗ 9,8
Q = 9,13 ∗ 10−3𝑚3/𝑠
D= 0,05
3,5 m
H= 3,5 – 0,5 = 3m
𝜋∗0,05²
A=
4
= 1,96 ∗ 10−3
𝑚²
	Carga H(m)	Diâmetro do 1orifício (cm )1
	
	2
	3
	4
	5
	6
	0,20
	0,653
	0,632
	0,609
	0,607
	0,607
	0,40
	0,651
	0,625
	0,61
	0,607
	0,607
	0,60
	0.648
	0,625
	0,61
	0,607
	0,.608
	0,80
	0.645
	0,623
	0.61
	0,607
	0,608
	1,00
	0.64.2
	0,622
	0.61
	0,607
	01608
	1,50
	0.638
	0,622
	0.61
	0,607
	0.608
	2,00
	0.636
	0,622
	0.61
	0,607
	01608
	3100
	0.634
	0,621
	01 611
	0,607
	0.608
	5,00
10,00
	0.634
01 634
	0,621
0,621
	0.611
0,611
	0,607
0,607
	0,.608
0,609
 (
800 cm
)
20 cm
2. A vazão que escoa através de determinado orifício é condicionada
por diversos fatores, como· a carga de coluna de água acima de seu eixo
cent ral; a gravidade; e os fatores relacionados ao comportam en,
to	do
líquido na aproximação da saída (perda de carga e contração do jato).
Sabendo que a fórmula resultante para o cálculo da vazão de orifícios é
Q = cd x A.J2 H, determ ine -a para as seguintes condições
- Orifício de 3 cm de diâmetro a uma distância de 1 m da su perfície d'ág ua.
Dado au xiliar: coeficiente de vazão para 3 cm de diâmetro e 1 m de ca,
H é 0,6 22.
Marque a alternativa que apresenta a vazão obtida.
a) 0 ,0 01 17	m3/s.
b) 0,0019 m 3/s.
e) 0,19 m 3/ s. d) 0,017 m 3/s.
e) 0,018 m3 /s.
rga
Carga H(m)	Diâmetro do
2
orifício 3
(cm )1
4	5	6
0,20	0,653
0,40	0,651
0,60	0.648
0,632
0,625
0,625
0,609	0,607	0,607
0 61	0,607	0 607
0,61	0,607	0..608
0,80	0.645
0I62- 3-
,	Q.61	0,607	0 608
1,00	0,642
0,622
0,61	0,607	0,,608
1.50	, 0 63 ,8	0,622	,	Q.61	0,607	0,,608
2.00	0,636	0,622	0,61	0,607	0,,608
,300	0,634	0,621	0,611	0,607	0"608
5,00	0.634	0,621	0.611	0,607	0..608
10.00	0.634	0,621	01611	0,607	0,609
Q =Cd*A*	2 ∗ 𝐻 ∗ 𝑔
Q = 0,622*𝜋 ∗ 0,032*	2 ∗ 1 ∗ 9,8 = 1,9 ∗ 10−3𝑚3/𝑠
4
Q =Cd*A*	2 ∗ 𝐻 ∗ 𝑔
Q =(0,63*0,97)*2 ∗ 10−4 ∗	2 ∗ 2 ∗ 9,8
Q =
Q =Cd*A*	2 ∗ 𝐻 ∗ 𝑔
𝜋∗𝑑2
Q =Cd*(
4
)*	2 ∗ 2 ∗ 9,8
Q =(0,97*0,63) *2 ∗ 10−4*	2 ∗ 2 ∗ 9,8
Q =0,6111*2 ∗ 10−4 * 6,26
𝑚3
Q = 7,65*10 − 4
𝑠
Bocal
Figura 4.3 1 Bocal externo
Bocal: l,Sd <e< 3d
Bocais interno devem ter comprimento entre 2 e 2,5 vezes a medida de seu diâmetro.
 (
N.A.
)Figura 4.4 I Bocal interno ou de borda
 (
N.A.
H
 
L
)
 (
Q
 
=
 
0,82x
 
AJ2gii.
)
𝜋∗𝑑2
Q =0,82*	*	2 ∗ 𝐻 ∗ 9,8
4
𝜋∗0,032
Q =0,82*	*	2 ∗ 1 ∗ 9,8
4
Q =0,51* Q =0,51*
𝜋∗𝑑2
 (
2
 
∗ 𝐻
 
∗
 
𝑔
)*
4
𝜋∗0,032
*
4
 (
2
 
∗ 1
 
∗
 
9,8
)
−3	3
Q EXT = 2,57 ∗ 10−3𝑚3/𝑠
Q INT =Q =1,596 ∗ 10
m /s
Q = 2,57 ∗ 10−3	− 1,596 ∗ 10−3 = 9,74 ∗ 10−4𝑚3/𝑠
Q = 9,74 ∗ 10−4𝑚3/𝑠 * 3600 = 3,506 m³/h
Q =0,82* Q =0,82*
𝜋∗𝑑2
*	2 ∗ 𝐻 ∗ 9,8
4
𝜋∗0,032
*	2 ∗ 1 ∗ 𝑔
4
Q =0,51* Q =0,51*
𝜋∗𝑑2
 (
2
 
∗
 
𝐻
 
∗
 
𝑔
)*
4
 (
2
 
∗
 
1
 
∗
 
9,8
)𝜋∗0,032
*
4
Q = 2,57 ∗ 10−3𝑚3/𝑠
Q =1,596 ∗ 10−3m3/s
Diferença = 2,57 ∗ 10−3𝑚3/𝑠 - 1,596 ∗ 10−3m3/s =9,74 ∗ 10−4𝑚3/𝑠
9,74 ∗ 10−4𝑚3/𝑠*3600=3,506 m³/h
 (
Unidade
 
4
 
-
 
Seção
 
4.2
)
Tubo de Venturi
Vazão
· É o volume de um fluido que passa por uma seção reta em um intervalo de tempo.
𝚫𝑽
Q=
𝚫𝒕
Q = vazão
V = volume t = tempo
Tubo de Venturi
Tubo de Venturi
Vazão
𝚫𝑽
Q=
= 𝑨 .𝑿
= 𝑨. 𝒗
𝚫𝒕	𝒕
Q =vazão
 (
Q=
 
A.
 
𝒗
)V = volume t = tempo A= área
X =distancia
𝒗= velocidade
 (
V
)
 (
Se
 
diminuir
 
a
 
área
 
e
 
a
 
velocidade
 
for
 
constante
)Q=𝑨. 𝒗
 (
F
)
 (
A
 
velocidade do
 
fluido
 
diminui com
 
o
 
atrito.
 
Diminuindo
 
assim
 
a
 
vazao
 
.
)
 (
V
)
 (
A
 
velocidade do
 
fluido
 
diminui com
 
o
 
atrito.
 
Diminuindo
 
assim
 
a
 
vazao
 
.
)
 (
10
 
000
9000
+
𝑣
2
∗0,00785
0,0314
2∗9,8
2
=
3000
10
 
000
2
+
 
 
 
 
 
2
𝑉
2∗9,8
)
 (
𝜋
 
∗0,2
2
Amaior.1
 
(20cm)=
=
 
0,0314m²
Amenor.2
 
(10cm)=
𝜋
 
∗0,1
2
4
4
=
 
0,00785𝑚²
) (
𝑃1
𝑣
2
.𝐴
2
2
+
𝛾
 
𝐴
1
2𝑔
=
𝑃2
𝛾
+
 
𝑉
2
2
 
2𝑔
)
 (
10000
9000
+
𝑣
2
∗0,00785
0,0314
2∗9,8
2
=
3000
10000
2
+
 
 
 
 
 
2
𝑉
2∗9,8
)
 (
Amaior.1
 
=
𝜋
 
∗0,2
2
4
=
 
0,0314m²
Amenor.2
 
=
 
=
𝜋
 
∗0,1
2
 
=
 
0,00785𝑚²
4
) (
𝑃1
𝑣
2
.𝐴
2
2
+
𝛾
 
𝐴
1
2𝑔
=
𝑃2
𝛾
+
 
𝑉
2
2
 
2𝑔
)
9000
+
2
 (
𝑣
2
.0,00785
0,0314
)3000
=
 𝑉2
 (
2
)+
0,6 =
 0,9375 𝑉2
 (
2
)19,6
 (
2
)10000
2.9,8
(𝑣2 ∗0,25)2
10000
𝑉2
2∗9,8
0,6 ∗ 19,6
0,9375
= 𝑉2
0,9 +
19,6
= 0,3 +
 	2	
19,6
 (
0,6
 
∗19,6
0,9375
)= 𝑉2
0,9 +
(𝑣2 )2∗0,0625
19,6
= 0,3 +
 𝑉2
 (
2
)19,6
0,9 - 0,3 = +
1 ∗𝑉2
 (
2
 
)19,6
- 𝑉2∗0,0625
 (
2
)19,6
𝑉2 = 3,54 m/s
 (
2
2
)1 ∗𝑉2 −𝑉2∗0,0625
0,6 =
19,6
Q = 0,00785*3,54 = 0,027m³/s
0,9375 𝑉2
𝐴2∗𝑉2	0,00785∗3,54
0,6 =
 	2	
19,6
V1=
=
𝐴1
= 0,885 m/s
0,0314
Q = 𝑉1 ∗ 𝐴1 = 0,885 * 0,0314 =0,027m³/s
𝑃1−𝑃2
𝑉2
𝑣2
.𝐴2	2
 (
𝑃1
𝛾
+
𝑣
2
.𝐴
2
𝐴
1
2𝑔
2
=
𝑃2
𝛾
+
 
𝑉
2
2
 
2𝑔
2
𝑃1
−
𝛾
𝑃2
𝛾
=
 
+
 
 
 
2
 
𝑉
2
𝑣
2
.𝐴
2
𝐴
2𝑔
-
 
1
2𝑔
)=+ 2 -
𝛾	2𝑔
𝐴1
2𝑔
5500
10000
 	𝑉2
 (
2
)= +	−
2 ∗ 9,8
 (
𝑣
2
.
 
0,15
0,25
2
)2 ∗ 9,8
V2= 4,104m/s
 (
2
 
 
) 1𝑉2
0,55 = +	−
19,6
 0,36𝑉2
 (
2
 
)19,6
Q=A2*V2
Q=0,15*4,104=0,615m³/s
0,55 =
 0,64𝑉2
 (
2
 
)19,6
 (
0,55
 
∗
 
19,6
0,64
)= 𝑉2
Q= A1*V1 0,615= 0,25*V1 V1=2,46m/s
V2= 4,104m/s
D,iafragma
Trat a-s, e de	u m 1 a placa comi u m1 orifício, cen t ra liza dl o ou não.
Figura 4.7 1 Diafragma em corte e as diferentes posições para as	ornadas de pressão
 (
Tomadas
 
da
 
flanrg,e
25mm
.
25
 
m
m
4------
Tomadas
 
de
 
canto
D
 
e
 
D/2
 
t
o
n
e
l
a
 
da
 
s
D
0/2
)
 (
(
P
l
.
 
-
 
 
R
2
.
 
·
·
.
)
,
)
r
 (
,
 
0
 
8
 
0
0
.
78
Hazão
 
de
 
d
i
ame
 
tros,
 
f!,
 
=
 
º1_
D
-
 
1!
0
.
7
 
6
0
.
74
6
n:s
0
 
.
7
 
2
>
Q_li
Q_li
é
-
.e
8
Q
)
<.J
 
0
.
7
 
0
0.68
0
.
66
 
0
.
64
 
0
.
62
0,60
0.2
QS\"'--
2
 
-
-
 
5
 
-
1
 
0
.
.
-
-
 
2
 
-
-
 
5--
1
 
0-----2---L-5--1--LO
Número
 
de
 
Re
 
yn
 
o
 
ld
 
s
.
 
Red
 
1
 
=
 
pVD1
µ
)
	 (
𝑃
1
 
−
 
𝑃
2
𝑄
 
=
 
𝐾
 
∗
 
𝐴
2𝑔
𝛾
0,1
2
𝑄
 
=
 
0,6 ∗
𝜋
 
∗
4
14500
 
−
 
2500
2
 
∗
 
9,8
9800
𝑸
 
=
 
0,023m³/s
𝛽
 
=
 
𝐷𝑖
 
=
 
10
=
 
0,2
𝐷𝑒
50
)
0.80
078•
0 76
06• 4
0•62
03:
Razão de diâmetros..	= D--1
D1-
...............
0 60 r--	--------------	;;;;;	;;::::::;;
0•2
0 5 81. 0
· .,-----2
-	-	5	-	1.0
-	2 -- -	-	5 -	1 □-- -	2 -	-	--5--'!
-	1 0 7
Número de Reyn.ol ds, Reã 1 = :pVDl
µ.
 (
𝑃
1
 
−
 
𝑃
2
𝑄
 
=
 
𝐾
 
∗
 
𝐴
2𝑔
𝛾
𝜋
 
∗
 
0,1
2
𝑄
 
=
 
0,6
 
∗
4
(14500
 
−
 
2500)
2
 
∗
 
9,8
9800
Q=0,023m³/s
)
M, edidor magnético:	há fo rm aç ,ão	d,e campo ,el,etro m a,g n é ·t ic ,o ,	o	qual
p,r,o v,o c a ,a geração d,e tensão n,o , Hquido ,ao separar suas partículas de
diferentes cargas elétricas. Su,a principal vantagem é a pe d,a de carg,a nula.
Flu xam,	e t ro : trata-se de me idor ver, tic at transparente, com parte móvel
' flutuant -e'. , Seu funcionamento ,é baseado no equilíbrio da força peso,
gerada pela parte flutu an te,. e força de ,arrast e, causa1 da pelo fluxo do
·flu i,do. É uti'Uzado para	equenas vaz,õ es.
Hidrômetro: me,d i 1 d o r de turbina que, além d,e m ,edir a vazão, registra o
vo1um1 e ac um u la1d o . É muito utiUzado por
p,elo, ab ast ecimento, de águ,a t atada.
, c o n c e ssio n árias resp o ns,áve is
Unidade 4 - Seção 4.3 
utuador
Trat a-se	do	calculo	do	tempo	gasto	para	que	um1	recipiente
"flutuador"	percorra	determinada	distancia	, em	um	canal
esp, eci f ico .
Ex. u m1 a garrafa plástica ou saco plástico co mi um1 a quantidade de
agua que a faca im, 1 ergi	r	a maior par t, e
d , e
s, e u	corpo, mantendo,
 (
v(m
 
I
s
 
)=
distância(m)
,
 
tempo(
 
s
 
)
)assi m1, a velocidade do escoam, en t o
 (
0
 
-
-
-
-
-
-
-
-
 
0
 
-
-
-
-
 
0
 
tl
X
 
me
t
ro
 
s
to
)
jf ;;;;/J,,11\\ - - -	1	,= -=--t \-
 (
\
1,
)'J
----
;=-- - - - - - -	# ;7/ t
..f>
.....
 (
\\
)/\
	
 (
-
-
)1-- -	-
 (
-
-
1
 
-
)-	-	-	L -	-
-	-	--	---"-r1;·:, T
 (
-
)- -[ - -
-·. -,rl
.,
Calha Pars · a
 (
S
C(
l
-
1
çao
Q=
.·
.
 
X
)As cal h1 as Par sh1 all sã; o estruituras adapt ai das p1 a1 r a a m edl i ção dl e vazã; o em cai nai s, consi st in1 do n1 u1 ma a dl apt açã; o di a medli dl or dl e "Venituri" p1 ar a ca n1 ai s,.
Q = Vazão (1m3/s)
H = all t1ura da ág1ua na s,eção conv,erg,ente (1m)
. ,e n = co,e'f. Ajustad,os 1para c.a,da call lha (talbell a,do)
 (
r
•
 
 
•
 
 
•
 
 
•
 
 
..
 
 
•
 
 
•
•
 
 
,.
 
 
....
 
 
1
■
 
■
 
lll 
 
■
 
'll 
 
■
 
ll 
 
-- 
 
11 
1
•• 
 
■
 
■
 
■
 
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Ouadro4.4 Med·das (cm) referentes ao mode o padronizado da calha Parsha l convencional
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	0,176
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	30,5
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	7.6
	11.4
	0,381
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	9 "
	22,9
	88,1
	86.4
	38.1
	57.5
	76.2
	30,5
	45,7
	7.6
	11.4
	0,535
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	1'
	305,
	137.1
	134.4
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	22,9
	0,69
	1,522
	1 1/ 2'
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	144,8
	142
	762'
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	7.6
	22 ,9
	1,054
	1538
	2'
	61
	152,3
	149,3
	91,5
	120.7
	91,5
	61
	91,5
	Z6
	22 ,9
	1,426
	1.55
	3'
	9 1 ,5
	167,5
	164,2
	122
	157.2
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	91,5
	7.6
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	4,5 1 5
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