Vertedores: Instrumentos de Medição de Vazão

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25/04/2012
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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.
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VERTEDORES - NOMENCLATURA
VERTEDORES - DEFINIÇÃO
Os VERTEDORES devem ser
construídos com forma geométrica
definida e seu estudo é feito
considerando-os como orifícios sem a
parte superior.
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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.
VERTEDORES - DEFINIÇÃO
VERTEDORES - EXEMPLO
Exemplo de vertedor em chapa metálica, usado em
instalações para tratamento de água.
Fonte: www.jinox.com.br/vertedouros9.asp
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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
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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
He
3
2≤
He
3
2
>
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
Bolsa de ar
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CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORES: 
SOLEIRA DELGADA
Vertedor triangular de soleira delgada
CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORES: 
SOLEIRA ESPESSA
Condição: e > 0,66 H
e
H
Soleira
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Quanto à largura relativa da soleira:
� Vertedores sem contrações laterais (L=B);
� Vertedores com uma contração lateral (L<B);
� vertedores com duas contrações laterais 
(L<B).
CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORES: 
LARGURA
CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORES: 
LARGURA RELATIVA
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CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORES: 
LARGURA
CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORES: 
LARGURA
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CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORES: 
ALTURA DA SOLEIRA
p
p’
h
D ≥ 5.H
H
•Vertedores Livres ou completos(p > p’);
•Vertedores afogados ou incompletos (p < p’).
VERTEDOR LIVRE
Equações vertedores retangulares de
paredes delgadas
Para o valor médio de Cd = 0,62, temos:
Q = 1,838.L.H3/2
Sendo Q dada em m3/s e L e H em metros.
Fórmula simplificada DU BAUT
Francis
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Equações vertedores retangulares de
paredes delgadas
Fórmula da sociedade Suíça de Engenheiros e
Arquitetos
2
32
5,01
6,1100
816,1816,1 LH
pH
H
H
Q














+
+





+
+=
Fórmula de Bazin
gHLH
pH
H
H
Q 255,01003,0405,0
2














+
+





+=
Equações vertedores retangulares de
paredes delgadas
Fórmula de Francis
2/3
2
26,0184,1 LH
pH
HQ














+
+=
2/3
2
211 LH
pH
HCCQ














+
+=
gcdC 2
3
21 =
2
2
1
2
32
g
CC =
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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’.
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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 −=
VERTEDORES TRIANGULARES DE 
PAREDES DELGADAS
Q<0,03 (m3/s)
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VERTEDORES TRIANGULARES DE 
PAREDES DELGADAS
VERTEDOR TRIANGULAR
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VERTEDORES TRIANGULARES DE 
PAREDES DELGADAS
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.
VERTEDOR TRAPEZOIDAL
L
Q2
Q1Q1
A soleira L continua com a 
mesma dimensão, mas as 
vazões Q1 de ambos os 
lados compensam a 
redução de vazão.
Q = Q2 + 2 Q1
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VERTEDOR TRAPEZOIDAL
VERTEDOR TRAPEZOIDAL
Cd = 0,62
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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
Q1Q1
A 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
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.
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VERTEDOR CIPOLLETTI
Influência da velocidade de chegada 
da água
A fórmula de Francis que leva em conta a velocidade
da água no canal de acesso é a seguinte:
















−





+=
2
3
22
3
2
22
838,1
g
V
g
VHQ
V é a velocidade do canal.
A velocidade deve ser considerada;
� Nos casos em que a velocidade de chegada da água é
elevado;
� Em trabalhos em que se requer grande precisão;
� Sempre que a seção do canal de acesso for superior a 6
vez a área de escoamento no vertedor.
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VERTEDOR CIRCULAR
Em unidades métricas, a equação de vazão de um 
vertedor circular é a seguinte:
Onde, D é o diâmetro em metros e h a altura de
água da superfície até a soleira.
VERTEDORES DE SOLEIRA 
ESPESSA
2/3
..71,1 HLQ =
2
3
3
2
3
2 LHgQ =
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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;
5 cm> H < 60 cm
RECOMENDAÇÕES PARA CONSTRUÇÃO 
DE UM VERTEDOR RETANGULAR
Aspecto de veia livre saltando sobre a soleira. Deve 
haver ar entre a lâmina líquida e a parede do vertedor.
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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
http://www.lagos-plantas-hidro.com/curias_fotos.html
H<D/5
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VERTEDOR ATUANDO COMO CAIXA DE 
NÍVEL EM REPRESA
Nesse caso, aplica-se uma fórmula do tipo
nHLKQ ..=
Onde:
DL .pi=
n= 1,42 e o coeficiente 
K depende do diâmetro 
do tubo
Vertedor instalado em tubo de concreto
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Fonte: www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0370-44672007000200002&lng=es&nrm=iso&tlng=es
Influência da forma da veia
Nos vertedores em que o ar não penetra no
espaço W, abaixo da lâmina vertente pode
ocorrer uma depressão, modificando a posição da
veia e alterando-se a vazão.
a) lâmina deprimida;
b) lâmina aderente;
c) lâmina afogada.
W
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Influência da forma da veia
Tarefa extra-classe
Está sendo projetado o serviço de abastecimento de água
para uma cidade do interior. A população atual é de 3200
habitantes; a futura, 5600 habitantes. O volume médio de
água por habitante é de 200 l/dia, sendo 25% o aumento de
consumo previsto para os dias de maior consumo.
Pensou-se em captar as águas de um córrego que passava
nas proximidades da cidade e, para isso, procurou-se
determinar a sua descarga numa época desfavorável do ano,
tendo sido empregado um vertedor retangular, executado em
madeira e com 0,80m de largura (largura média do
córrego=1,35m). A água elevou-se a 0,12 m acima do nível
da soleira do vertedor. Verificar se esse manancial é
suficiente.