4. No  es de Hidrologia
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4. No es de Hidrologia


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Essa relação, \u201ccota x vazão\u201d, é chamada na
Hidrologia de Curva-Chave, e será vista em maior detalhe, posteriormente.
Q = v.A
A
A A
h (cota)
Curva chave
(equivalente a uma parábola).
Q
10-3
MÉTODOS DE MEDIÇÃO DE VAZÕES:
a) MÉTODO VOLUMÉTRICO
É empregado para pequenos cursos d\u2019água e canais, ou em nascentes. Consiste em derivar as águas para
recipientes volumétricamente calibrados, ou que tenham formas que facilitem a determinação de seus
volumes. A vazão será o quociente do volume do recipiente pelo tempo de enchimento cronometrado.
)(
)(
)(
tempot
volumeV
vazãoQ =
b) MÉTODO DOS TRAÇADORES
Químicos \u2013 A concentração de sal é medida na seção de montante e um tempo depois na seção de
jusante.
01
1
CC
CC
qQ
-
-=
Onde:
C \u2013 Concentração de sal injetado,
C1 - Concentração de sal em regime permanente,
C0 \u2013 Concentração natural de sal do rio.
q \u2013 Vazão injetada.
Radioativos \u2013 Em geral esses traçadores são utilizados para medições em rios violentos, encachoeirados,
ou seja, rios que possam apresentar riscos de vida para a equipe de fluviometria. O manuseio do material
radioativo é perigoso e exige pessoal especializado, sendo portanto mais dispendiosa a sua utilização.
c) MÉTODO DOS NÍVEIS D\u2019ÁGUA
A leitura é feita em uma \u201cescala limnimétrica\u201d, uma régua em geral denteada, construída em madeira ou
metal esmaltado e \u201camarrada\u201d à um RN (referencial de nível), ou através de um limnígrafo.
10-4
Observação: O uso da régua limnimétrica, ou de um limnígrafo, para se medir as vazões de um rio em
uma determinada seção transversal, só é possível se conhecermos a curva que relaciona o nível d\u2019água à
vazão, isto é, a curva-chave na seção.
d) MÉTODOS ÁREA X VELOCIDADE
Definição: São métodos indiretos e se baseiam na equação da continuidade dos escoamentos líquidos;
AvQ .=
d.1) Método dos Flutuadores:
É empregado mais freqüentemente para se obter estimativas de vazões em reconhecimentos hidrológicos
ou para medir vazões de enchentes.
Quando o flutuador cruza a seção de montante, o auxiliar dá um sinal, para que o operador acione o
cronômetro. Quando o flutuador cruza a seção de jusante, é registrado o tempo de percurso. Repete-se o
procedimento várias vezes, em várias faixas longitudinais, e, assim define-se as diferentes velocidades
superficiais.
Pode-se, portanto, relacionar a velocidade superficial com a velocidade média da seção transversal.
LSUPERFICIAMÉDIASEÇÃOMÉDIA
vKv .=
O coeficiente K varia com a rugosidade da calha fluvial, com a geometria da área molhada (raio
hidráulico) e com a turbulência do escoamento.
TABELA DE VALORES PARA K, SEGUNDO DNAEE.
Situação K
Velocidades fortes, profundidades superiores a 4m 1,00
Velocidades médias em rios e montanhas 1,05
Declives fracos, rios médios 0,85
Grandes rios 0,95
Declives médios, rios médios 0,90 ¾ 0,95
Velocidades muito fracas 0,80
Planta (visão superior)
V
Corte
V
Vmáx
Vsuperfície
Flutuadores
10-5
d.2) Método do Tubo de Pitot.
O tubo de Pitot, em sua configuração mais simples é um tubo recurvado, com dois ramos em angulo reto.
Aplica-se a Equação de Bernoulli aos pontos 1 e 2 do escoamento da figura.
Equação de Bernoulli:
te
g
C
vp
y =++
2
2
g
APLICAÇÃO:
ghvh
g
v 2;
2 1
2
1 =\=
:;0,;
22 221
2
22
2
2
11
1 entãovehhmasg
vph
g
vph ==++=++
gg
( )[ ]
:;
2
;
2
12
2
112
2
1 assim
g
hhhg
g
vpp
g
v
r
r
g
-+=-=
10-6
d.3) Método dos Molinetes.
Procedimento:
(a) Faz-se o levantamento batimétrico da seção transversal selecionada para obter-se o perfil e a área da
seção;
(b) Divide-se a seção transversal do rio em um certo número de posições verticais para o levantamento do
perfil de velocidades;
(c) Mede-se as velocidades nessas verticais em pontos;
(d) Acha-se a velocidade média ponderada para perfil vertical;
(e) Determina-se a velocidade média aritmética para cada setor definido entre duas verticais;
(f) Calcula-se a vazão em cada setor, multiplicando-se a velocidade obtida no item (d), pela área do setor;
(g) A vazão total estimada será o somatório das vazões em cada um dos setores definidos na seção
transversal do rio.
O Molinete Hidrométrico:
Definição: É um aparelho que dá a velocidade local da água através da medida do número de revoluções
do hélice.
Operação do Molinete Hidrométrico
1) A cada número inteiro de rotações, o molinete emite um sinal (sonoro ou luminoso).
2) O tempo transcorrido entre os sinais é cronometrado.
3) Multiplicando-se o número de sinais medidos, pelo número de rotações por sinal (item 1), tem-se o
número total de rotações, que dividido pelo intervalo de tempo cronometrado, fornece o número de
rotações por segundo (RPS).
4) Usa-se a \u201cequação de calibragem do molinete\u201d para transformar a rotação do eixo (RPS) em
velocidade linear (m/s).
Peso
Molinete
MOLINETE HIDROMÉTRICO
10-7
Exemplo: Modelo A.Ott no 9473
41,0;019,04853,0 <+= nparanv
41,0;007,05145,0 ³+= nparanv
Parâmetros hidráulicos da seção:
Área molhada, (Am) ¾ é a área da seção transversal ocupada pela água, (m2);
Perímetro molhado, (Pm) ¾ é o perfil da seção transversal em contato com a água, (m);
Raio hidráulico, (R): Rm = Am/Pm, (m);
Largura média, (Lm) ¾ Lm = (l-
_
IP ), (m); onde l é a distância do PI até o PF.
Profundidade média, (h): h = Am/Lm, (m).
EXEMPLO PARCIAL DE RESOLUÇÃO DE UM PROBLEMA DE FLUVIOMETRIA:
Seja a seção transversal do rio.
Vamos considerar o uso de um Molinete Hidrométrico com as seguintes características:
¨ 1 SINAL 10 ROTAÇÕES
)2(;4,3;022,0.1305,0)/(
)1(;4,3;040,0.1252,0)/(
>+=
£+=
NRSNRSsmv
NRSNRSsmvEQUAÇÃO DO
APARELHO:
10-8
TABELA COM VALORES MEDIDOS NOS PONTOS ASSINALADOS DE VERTICAIS DA SEÇÃO TRANSVERSAL:
NO DO
PONTO
DISTÂNCIA
AO PI (m)
PROFUNDIDADE
DO PONTO (m)
NÚMERO
DE SINAIS
TEMPO
(seg)
NÚMERO DE
ROTAÇÕES POR
SEGUNDO (RPS)
VELOCIDADE
(m/s)
1 2,10 0,00 0 0 0,0000 0,040
2 12,00 1,00 5 46,4 1,0776 0,175
3 20,00 2,00 12 42,8 2,8037 0,391
4 30,00 3,00 23 40,2 5,7214 0,769
5 30,00 5,00 24 40,6 5,9113 0,793
6 40,00 1,00 36 40,2 8,9552 1,191
OBS.: Se temos, 8 sinais emitidos em 72,4 segundos, para molinetes com 1 sinal a cada 10 rotações,
então, NRS = (8 x 10) / 72,4 = 1,105 RPS.
a) Cálculo das áreas de setores definidos:
284,11
2
9,9.32,2
mAI ==
260,250,8.
2
08,432,2
mAII =÷
ø
öç
è
æ +=
240,520,10.
2
40,608,4
mAIII =÷
ø
öç
è
æ += 280,820,10.
2
16,1040,6
mAIV =÷
ø
öç
è
æ +=
b) Cálculo dos perímetros de alguns setores definidos:
( ) ( ) mPI 17,1032,29,9 22 =+= ( ) ( ) mPII 19,800,832,208,4 22 =+-=
c) Cálculo das velocidades médias em algumas verticais:
§ (Vertical A): Profundidade h = 0,00 m
V = sm /040,0
§ (Vertical B): Profundidade h = 2,32 m
0,00 m ¾¾® smV /166,01 =
1,00 m ¾¾® smV /175,01 =
1,82 m ¾¾® smV /215,01 =
2,12 m ¾¾® smV /040,01 =
10-9
32,220,0
2
040,0
30,0
2
040,0215,0
82,0
2
215,0175,0
00,1
2
175,0166,0
¸ú
û
ù
ê
ë
é
÷
ø
öç
è
æ+÷
ø
öç
è
æ ++÷
ø
öç
è
æ ++÷
ø
öç
è
æ += xxxxVB
BV sm /160,0=
§ (Vertical C): Profundidade h = 4,08 m
0,00 m ¾¾® smV /448,01 =
1,00 m ¾¾® smV /640,01 =
2,00 m ¾¾® smV /392,01 =
3,00 m ¾¾® smV /382,01 =
3,58 m ¾¾® smV /271,01 =
3,88 m ¾¾® smV /040,01 =
08,4
20,0
2
040,0
30,0
2
040,0272,0
58,0
2
272,0382,0
00,1
2
382,0392,0
00,1
2
392,0640,0
00,1
2
640,0448,0
¸
ú
ú
ú
ú
û
ù
ê
ê
ê
ê
ë
é
÷
ø
öç
è
æ+÷
ø
ö
ç
è
æ ++÷
ø
ö
ç
è
æ +
+÷
ø
öç
è
æ ++÷
ø
öç
è
æ ++÷
ø
öç
è
æ +
=
xxx
xxx
VC
CV sm /414,0=
d) Cálculo das Velocidades Médias nos Setores: