Orifícios bocais vertedouros parte3

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17/05/2013
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Fenômenos de Transporte
Professora: Ana Áurea Maia 
Unidade 4- Orifícios, Bocais e Vertedouros
Parte III- Vertedouros
Belém-PA
2013
Vertedores
1. Definição 
Vertedouros, vertedores ou descarregador é uma estrutura hidráulica usada para 
medir e/ou controlar a vazão. Trata-se de um orifício de grandes dimensões, no 
qual foi eliminada a borda superior.
Figura 1. Vertedor (vista lateral e frontal)
Fonte: http://www.em.ufop.br
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De acordo com a Figura 1, as principais partes constituintes de um vertedor são
a) Crista ou soleira� é a parte superior da parede em que há contato com a 
vertente
b) Face� bordas verticais do vertedor
c) Carga sobre a soleira (H)� é a diferença de cota entre o nível da água a
montante, em uma região fora da curvatura da lâmina, e o nível da soleira.
Devido a depressão, H deve ser mantida a montante a uma distância 
aproximadamente igual ou superior a 5H.
d) Altura do vertedor (P)� é a diferença de cotas entre o fundo do canal e a 
soleira .
e) Largura (L)� é a dimensão da soleira através da qual há o escoamento
2. Partes constituintes 
a) Quanto à forma:
• Simples: retangular, triangular, trapezoidal, circular
• Compostos: mais de uma forma simples combinadas
b) Quanto à altura relativa da soleira:
• Livres ou completos: (p > p’)
• Afogados ou incompletos: (p < p’)
c) Quanto à espessura da parede:
�• parede delgada: e < 2H/3 
• parede espessa : e > 2H/3
d) Quanto à largura relativa da soleira:
• sem contrações laterais: L = B
• com uma ou duas contrações laterais: L < B
3. Classificação
Os vertedores podem ser classificados de diversas maneiras:
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Figura 2. Vertedor em parede espessa
Fonte: Azevedo Netto (1998)
Figura 3. Vertedor sem contrações, com uma contração e com duas contrações
Fonte: Azevedo Netto (1998)
4. Vertedores Retangulares de Parede Delgada e sem Contrações
Movimento da água em um vertedor:
•Filetes inferiores a montante elevam-se e tocam a soleira do vertedor
•Filetes inferiores sobrelevam-se ligeiramente 
•A superfície da água e os filetes próximos baixam
•Nessas condições, ocorre o estreitamento da veia, como nos orifícios
Figura 4. Vertedor retangular de parede delgada com contrações e outro sem contração
Fonte: Azevedo Netto (1998)
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Para orifício de grande dimensão, a vazão é dada pela expressão: 
3/2 3/2
d 2 1
2Q = C L 2g (h - h )
3
h1 = 0 (cota superior inexistente em vertedor)
h2 = H
3/2
d
2Q = C L 2g H 
3
3/2Q = K L H 
Sendo que:
d
2K = C 2g 
3
Para o valor médio Cd = 0.62
1/2
22 mK = x 0,62 x 2 x 9,8 m/s = 1,83 
3 s
5. Fórmula de Francis
[Q] = m3/s
[L] = m
[H] = m
3/2Q = 1,838 L H 
Expressão mais utilizada na prática, devido sua simplicidade
A Tabela 6.1 de Azevedo Netto (1998) mostra valores da vazão (L/s) em 
vertedores retangulares, sem contrações, para 1 m de largura da soleira, em 
função de H (cm). 
� para vertedores sem contrações
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6. Influência das Contrações
As contrações ocorrem nos vertedores nos quais a largura é inferior a do 
canal em que se encontram instalados (L< B).
Após várias experiências, Francis concluiu que no vertedor com contração 
tudo se passa como se sua largura fosse reduzida. 
Ainda, segundo Francis, o valor de L deve ser corrigido para aplicar na 
fórmula.
L' = L - 0,1 H Para uma contração:
Para duas contrações: L' = L - 0,2 H 
Assim, a fórmula de Francis passa a ser: 
Para uma contração:
Para duas contrações:
3/2HQ = 1,838 L - H
10
 
 
 
3/22HQ = 1,838 L - H
10
 
 
 
Condições para que resultados obtidos com aplicação dessa expressão se 
aproximem dos valores reais� H/p < 0,5 e H/L< 0,5.
7. Vertedor Trapezoidal de Cipolletti
Segundo Azevedo Netto (1998) o objetivo do vertedor trapezoidal 
Cipolletti consiste em compensar o decréscimo de vazão que haveria no 
vertedor retangular, de mesmo comprimento de soleira, devido às contrações 
laterais.
Soleira � corresponde à base de menor dimensão 
Talude � inclinação dos lados 
Para essas condições, o talude resulta 1: 4 (horizontal: vertical)
Q1 Q2 Q1 2 1Q = Q + 2Q
A inclinação das faces foi considerada para que a descarga através das 
partes “triangulares” do vertedor correspondesse ao decréscimo de descarga, 
devido às mencionadas contrações laterais, ainda tendo a vantagem de evitar a 
correção dos cálculos.
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7. Vertedor Trapezoidal de Cipolletti
Q1 Q2 Q1
3/2Q = 1,86 L H 
Segundo Neves (1982), a vazão em um vertedor de Cipolletti pode ser 
calculada pela expressão abaixo:
Neves (1982) mostra uma Tabela (pag 165) com os valores da vazão no 
vertedor de Cipolletti em função da carga H (m) por m da soleira. 
8. Vertedor Triangular 
Esse tipo de vertedor possibilita maior precisão na medida de cargas 
correspondentes a vazões reduzidas. Na prática, somente são empregados os 
que apresentam forma isósceles, mais especificamente os de 90°.
Para esses vertedores, adota-se a fórmula de 
Thompson , 
5/2Q = 1,4 H 
em que Q é dado em m3/s e H em m 
Para Q dado em L/h e H em cm 
5/2Q = 0,014 H 
A Tabela 6.3 de Azevedo Netto (1998) mostra valores de vazões (L/h) 
para as cargas (cm) mais comuns.
Fonte: Viana, 2001
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9. Vertedor Circular (em parede vertical) 
O vertedor circular é um tipo raramente empregado, mas oferece como 
vantagem a facilidade de execução .
0,693 1,807Q = 1,518 D H 
em que Q é dado em m3/s, D e H em m 
H
Exercício
1) Como membro de uma equipe de pesquisa com vertedouros retangulares 
sem contração lateral, você recebeu a tarefa de determinar sua vazão.
Dados:
Soleira do vertedor (L) = 1,5 m
Carga do vertedor (H) = 0,3 m 
3/2Q = 1,838 L H 
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Exercício
1) Determine a carga de um vertedor de forma de um triângulo isósceles 
com descarga de 522 m3/h
5/2Q = 1,4 H (Q é dado em m3/s e H em m) 
AZEVEDO NETTO. Manual de Hidráulica. 8 ed. São Paulo: Edgard Blücher LTDA, 
1998 (627. A994M)
NEVES, E. T. Curso de Hidráulica. 7 ed. Porto Alegre: Globo,1982 (627. N518c)
PORTO, R. M. Hidráulica Básica. 3 ed. São Carlos: EESC-USP, 2004 (627.P853h)
VIANA, M. R. Mecânica dos fluidos para engenheiros,. 4 ed. Belo Horizonte: 
Imprimatur, 2001
http://www.em.ufop.br
Referências