aula vertedores

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VERTEDORES
INSTRUMENTOS PARA MEDIÇÃO DE VAZÃO EM CURSOS D’ÁGUA NATURAIS E EM CANAIS CONSTRUÍDOS
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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
Crista ou Soleira: superfície por onde a água extravasa
Face: Presente nos vertedores com contrações laterais
Régua para medição da carga hidráulica
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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.
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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).
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CLASSIFICAÇÕES DE VERTEDORES
Geometria
 Retangular, Triangular, Trapezoidal, Circular, Parabólico.
Altura Relativa da Soleira
 Descarga Livre ou Descarga Submersa
Parede
 Parede Delgada ou Parede Espessa
Largura Relativa da Soleira
 Sem Contração Lateral 
 
 Com Contração Lateral 
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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
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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
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CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORES: SOLEIRA DELGADA
Vertedor triangular de soleira delgada
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CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORES: SOLEIRA ESPESSA
Condição: e > 0,66 H
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	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
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CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORES: LARGURA RELATIVA
Vertedor retangular com duas contrações laterais
Vertedor sem contrações laterais
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CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORES: ALTURA RELATIVA DA SOLEIRA
Vertedores Livres (p > p’);
Vertedores afogados (p < p’).
VERTEDOR LIVRE
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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:
	
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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 = 1,83
Q = 1,83.L.H3/2
(Fórmula de Francis para vertedores sem contrações laterais)
Sendo Q dada em m3/s e L e H em metros.
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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.
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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
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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:
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 CIPOLLETTI
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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.
Q = 1,83.L.H3/2
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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°.
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VERTEDOR TRIANGULAR
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VERTEDOR TRIANGULAR
Vertedor triangular de 900, de paredes delgadas 
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VERTEDOR TRIANGULAR
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VERTEDORES DE SOLEIRA ESPESSA
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Por que o vertedor triangular é mais sensível, na medida da vazão que o retangular ??
L = 1,0 m
P = 0,5 m
Triangular
Retangular
 
(Rehbock)
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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;
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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).
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OUTROS TIPOS DE VERTEDOUROS
 
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VERTEDOR ATUANDO COMO CAIXA DE NÍVEL EM REPRESA
http://www.lagos-plantas-hidro.com/curias_fotos.html
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CALHA PARSHALL
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Vazão: 1,0 m3/s
Verificação do gradiente de velocidade 
DIMENSIONAMENTO DE CALHAS PARSHALL
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Seleção da Calha Parshall 
DIMENSIONAMENTO DE CALHAS PARSHALL
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DIMENSIONAMENTO DE CALHAS PARSHALL
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Equação de descarga: 
 
DIMENSIONAMENTO DE CALHAS PARSHALL
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DIMENSIONAMENTO DE CALHAS PARSHALL
Cálculo da largura na secção de medida 
 
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DIMENSIONAMENTO DE CALHAS PARSHALL
Cálculo da velocidade na secção de medida 
 
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DIMENSIONAMENTO DE CALHAS PARSHALL
Cálculo da energia total disponível 
 
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DIMENSIONAMENTO DE CALHAS PARSHALL
Cálculo do ângulo fictício  
 
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DIMENSIONAMENTO DE CALHAS PARSHALL
Cálculo da velocidade da água no início do ressalto 
 
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DIMENSIONAMENTO DE CALHAS PARSHALL
Cálculo da altura de água no início do ressalto 
 
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DIMENSIONAMENTO DE CALHAS PARSHALL
Cálculo do número de Froude 
 
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DIMENSIONAMENTO DE CALHAS PARSHALL
Cálculo da profundidade no final do trecho divergente 
 
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DIMENSIONAMENTO DE CALHAS PARSHALL
Cálculo da velocidade no final do trecho divergente 
 
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DIMENSIONAMENTO DE CALHAS PARSHALL
Cálculo da perda de carga no ressalto hidráulico 
 
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DIMENSIONAMENTO DE CALHAS PARSHALL
Cálculo do tempo de residência médio no trecho divergente 
 
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DIMENSIONAMENTO DE CALHAS
PARSHALL
Cálculo do gradiente de velocidade