(334529373) APOSTILA HIDRAULICA (ORIFICIOS)

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ORIFÍCIOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof. Djair Felix 
Disciplina: Hidráulica 
Curso: Engenharia Civil 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Maceió-AL 
2014
1. ORIFÍCIOS 
 
 
Orifícios são perfurações, geralmente de forma geométrica, feitas abaixo da 
superfície livre do líquido, em paredes de reservatórios, tanques, canais ou 
canalizações. Se o escoamento pelo orifício ocorrer em um ambiente sob 
pressão atmosférica, é dito descarga livre, mas se for para um local em que é o 
mesmo líquido, é dito orifício submerso ou descarga afogada. 
 
 
1.1 FINALIDADE 
 
 
A principal finalidade dos orifícios é medir a vazão, isto é, obter o volume do 
líquido que escoa na unidade de tempo (Q=Volume/tempo). O orifício é o mais 
rudimentar de todos os aparelhos primitivos para a medição da vazão. 
 
 
 
1.2 CLASSIFICAÇÃO 
 
 
Existem várias classificações para os orifícios de acordo com suas 
características; apresentam-se aqui as mais relevantes: 
 
 
1.2.1 Quanto à forma 
 
 
a) Circulares (os mais utilizados devido à forma das tubulações). 
b) Retangulares, triangulares etc. 
 
 
 
1.2.2 Quanto à sua dimensão relativa 
 
 
a) Pequenos: 
São aqueles cujas dimensões são muito menores do que a profundidade em 
que se encontram (dimensão vertical igual ou inferior a um terço da 
profundidade). 
 
 
b) Grandes: 
São aqueles cujas dimensões são muito maiores do que a profundidade em 
que se encontram (dimensão vertical superior a um terço da profundidade). 
 
 
 
1.2.3 Quanto à natureza da parede 
 
 
a) Orifícios em paredes delgadas. 
A parede é delgada quando o jato líquido apenas toca a perfuração em uma 
linha que constitui o perímetro do orifício, enquanto, que na parede espessa, 
verifica-se a aderência do jato (figura 2). 
b) Orifícios em paredes espessas. 
 
 
Nesse caso, o jato adere à parede da abertura do orifício, de acordo com a 
superfície e a espessura da parede. É menor que uma vez e meia a menor 
dimensão do orifício. 
 
 
 
1.3 ORIFÍCIOS PEQUENOS EM PAREDES DELGADAS 
 
 
Aplicando-se o teorema de Bernoulli (Equação 01) às seções 1 e 2 e tomando- 
se o eixo do orifício como referência (figura 3). 
 
 
 
Se for líquido escoando pelo orifício, a equação 5 fica √ ; que é
 
válida para orifícios com pressões iguais (P1 = P2) ® (pressão relativa). 
 
 
Onde: √ é a velocidade teórica (não estamos considerando as 
perdas de cargas existentes). 
 
 
a) Coeficiente de correção da velocidade (Cv ): 
 
 
É dado pela relação entre a velocidade real e velocidade teórica, tendo como 
valor médio 0,985. 
 
 
 
 
 
 
 
 
b) Coeficiente de contração (Cc:): 
 
 
É dado pela relação entre a área da seção contraída (Sc) e a área do orifício 
 
(So), tendo como valor prático 0,62 e valor teórico
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1.4 ORIFÍCIOS AFOGADOS OU SUBMERSOS 
 
 
Se o nível de água a jusante for superior ao nível de água do topo de um 
orifício, tem-se um orifício afogado (figura 4). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1.5 ORIFÍCIOS DE GRANDES DIMENSÕES 
 
 
Quando um orifício é grande (figura 05), o escoamento produzido pela carga 
hidrostática na borda superior da abertura do orifício h1 é menor que na borda 
inferior h2. Se a vazão for calculada pela Equação 14, esta não vai fornecer 
resultados corretos. Lembrando que a Equação 14 foi desenvolvida 
considerando a carga h medida em relação ao centro do orifício. No caso do 
orifício de grandes dimensões, as velocidades dos filetes diferem muito ao 
longo da altura do orifício. A solução é determinar a vazão empregando a 
mesma equação para orifícios pequenos (Eq.14), mas diferenciando e 
integrando uma pequena faixa infinitesimal ao longo da altura do orifício, o que 
fornece a Equação 21: 
 
 
 
 
 
 
 
1.6 ORIFÍCIOS SOB PR ESSÕES DIFERENTES 
 
 
Pode-se determinar a vazão em um orifício com pressões diferentes aplicando 
o teorema de Bernoulli entre 1 e 2. As pressões podem ser obtidas por meio de 
manômetros diferenciais. A equação resultante fornece a velocidade que o 
líquido passa por meio do orifício: 
 
 
 
1.7 PERDA DE CARGA NOS ORIFÍCIOS 
 
 
Caso não existissem perdas nos orifícios, a velocidade real (VR) do jato seria 
igual à velocidade teórica (VT). A perda de carga, que ocorre na passagem, por 
um orifício, corresponde à diferença entre a energia cinética gerada pela 
velocidade real e a remanescente, dada pela equação: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1.8 TEMPO DE ESCOAMENTO NOS ORIFÍCIOS 
 
 
Calcula-se o tempo de escoamento nos orifícios aplicando a equação: 
 
 
 
 
 
 
 
1.9 CONTRAÇÃO INCOMPLETA 
 
 
No caso de orifícios abertos, junto ao fundo ou às paredes laterais, é 
indispensável uma correção. Nessas condições, aplica-se um coeficiente de 
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