Vertedores, Bocais e Orifícios e Ressalto Hidráulico

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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE GOIÁS 
PROFª MSc.: JORDANA MOURA CAETANO 
VERTEDORES 
 
Conceito: é uma passagem feita no alto de uma parede por onde a água escoa livremente 
(apresentando, portanto, a superfície sujeita à pressão atmosférica). 
 
 
Emprego: são utilizados na medição de vazão de pequenos cursos d’água, canais, 
nascentes (Q ≤ 300 L/s) 
Partes componentes: 
 
 
Classificação: vários são os critérios para classificação dos vertedores. 
 Quanto à forma : retangular, triangular, trapezoidal, circular, etc. 
 Quanto à espessura (natureza) da parede (e): 
o Parede delgada: a espessura (e) não é suficiente para que sobre ela se 
estabeleça o paralelismo das linhas de corrente (e < 2/3 H); e 
o Parede espessa: a espessura é suficiente para que sobre ela se estabeleça 
o paralelismo das linhas de corrente (e ≥ 2/3 H). 
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 Quanto ao comprimento da soleira (L): 
o L = B (Vertedor sem contração lateral); e 
o L < B (Vertedor com contração lateral); 
 
 
 Quanto à relação entre o nível de água à jusante (p') e a altura do vertedor (p): 
o P > P' Vertedor livre: o lençol cai livremente à jusante do vertedor, 
onde atua a pressão atmosférica. Esta é a situação que tem sido mais 
estudada e deve por isso ser observada quando na instalação do vertedor; 
e 
o P < P' Vertedor afogado: situação que deve ser evitada na prática; 
poucos estudos sobre ela. 
 
 
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Vertedor retangular de parede delgada sem contração lateral 
 
 
 
Vertedor retangular de parede delgada com contração lateral (Correção de 
Francis) 
Quando o vertedor possui contração lateral é necessário fazer correção no valor de L, ou 
seja: 
 
 
 
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Vertedor triangular (parede delgada) 
 
 
 
Obs: Para pequenas vazões, o vertedor triangular é mais preciso que o retangular 
(aumenta o valor de H a ser lido quando comparado ao retangular). Para maiores vazões 
o triangular passa a ser menos preciso pois qualquer erro de leitura é afetado pelo 
expoente 5/2. A Figura mostra o efeito do formato do vertedor na lâmina vertente. Para 
a mesma vazão, percebe-se que a lâmina sobre o vertedor é maior no formato triangular 
(a) quando comparado com o retangular (b). 
 
 
Vertedor Trapezoidal (Cipolletti) - parede delgada 
 
Não é tão interessante quanto os outros dois (retangular e triangular). Pode ser usado 
para medição de vazão em canais, sendo o vertedor de Cipolletti o mais empregado. 
Esse vertedor apresenta taludes de 1:4 (1 na horizontal e 4 na vertical) para compensar o 
efeito da contração lateral da lâmina ao escoar sobre a crista. 
 
 
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Vertedor retangular de parede espessa 
Neste vertedor, a espessura da parede (e) é suficiente para que se estabeleça o 
paralelismo entre os filetes, ou seja: as linhas de corrente sejam paralelas (o que confere 
uma distribuição hidrostática das pressões). 
 
 
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ORIFÍCIOS E BOCAIS 
 
Orifícios são perfurações (geralmente de forma geométrica conhecida) feitas abaixo da 
superfície livre do líquido em paredes de reservatórios, tanques, canais ou tubulações, 
com a finalidade de medição de vazão. 
 Classificação: 
- Quanto à forma geométrica: retangular, circular, triangular, etc. 
- Quanto às dimensões relativas 
- Quanto à natureza das paredes 
a) Parede delgada: (e < d): a veia líquida toca apenas a face interna da parede do 
reservatório. 
b) Parede espessa: (e ≥ d): nesse caso a veia líquida toca quase toda a parede do 
reservatório. Esse caso será enquadrado no estudo dos bocais. 
 
 
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RESSALTO HIDRÁULICO 
O ressalto hidráulico ou salto hidráulico é o fenômeno que ocorre na transição de 
um escoamento torrencial ou supercrítico para um escoamento fluvial ou subcrítico. 
O escoamento é caracterizado por uma elevação brusca no nível d’água, sobre 
uma distância curta, acompanhada de uma instabilidade na superfície com ondulações e 
entrada de ar do ambiente e por uma consequente perda de energia em forma de grande 
turbulência. 
É utilizado como dissipador de energia cinética de uma lâmina líquida que desce 
pelo paramento de um vertedor, evitando o aparecimento de um processo erosivo no 
leito do canal de restituição. 
Também pode ser encontrado na entrada de uma estação de tratamento de água, 
na calha Parshall, e é usado para promover uma boa mistura dos produtos químicos 
utilizados no processo de purificação da água. 
Há uma diminuição da velocidade média do escoamento, na direção do 
escoamento, com a presença de uma acentuada turbulência. 
Se a elevação da linha d’água é pronunciada, observa-se sobre a superfície criada 
na parte ascensional do ressalto a formação de rolos d’água de forma mais ou menos 
regular e posição relativamente estável. 
A agitação da massa d’água favorece a penetração de ar no escoamento com o 
aparecimento de bolhas de ar. 
A turbulência criada no interior do ressalto e o movimento dos rolos d’água 
produzem uma importante dissipação de energia. 
O ressalto estacionário fica confinado entre duas seções, uma a montante, onde o 
escoamento é torrencial, e outra a jusante, onde o escoamento é fluvial, nas quais a 
distribuição de pressão hidrostática. 
As alturas d’água destas seções, y1 e y2, são as alturas ou profundidades 
conjugadas do ressalto. 
A diferença dessas alturas chama-se altura do ressalto e é um parâmetro 
importante na caracterização do ressalto como dissipador de energia. 
A diferença de cotas na linha de energia DE chama-se perda de carga no ressalto. 
 
 
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Deve-se observar que o aspecto físico do ressalto varia de acordo com a velocidade na 
seção de montante ou, mais precisamente, com o número de Froude nesta seção. 
 
 
A perda de carga no ressalto é igual à diferença de energia antes e depois do salto. 
No caso particular do canal retangular: 
 
A vazão no ressalto também pode ser determinada conhecendo-se as alturas conjugadas 
do ressalto: 
 
Em que: 
Q = vazão no canal, em m³/s; 
b = largura do canal. 
 
Assim, pode-se determinar a potência dissipada no ressalto hidráulico: 
 
Em que: 
Pd = potência dissipada, em W; 
h = rendimento = 1.