Hidráulica e Hidrologia

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PRÁTICAS DE LABORATORIO – H.H.A.
Prof. Orientador: Mateus Brandão 	Data da Prática: 24/10/2017
Componente(s)					Matrícula		Turma
PRÁTICA 03
Vertedor de parede delgada – Coeficiente de vazão
INTRODUÇÃO
Vertedores são estruturas hidráulicas utilizadas para medir, indiretamente, a vazão em condutos livres por meio de uma abertura (entalhe) feita no alto de uma parede por onde a água escoa livremente, apresentando, portanto a superfície sujeita à pressão atmosférica.
Diversos autores alertam que, na instalação de vertedores, para se obter um controle preciso da vazão do fluído, é altamente recomendável que a carga hidráulica atuante esteja compreendida entre 2 cm e 60 cm, a soleira, além de estar nivelada, deve apresentar um acabamento em bisel a jusante e que, abaixo da lâmina da vertente possua uma área de ventilação, pois a ausência desta é capaz de provocar modificação na veia e consequente alteração da vazão do fluído em escoamento. Azevedo Netto (1998) explica que nos vertedores em que o ar não penetra no espaço de ventilação, abaixo da lâmina vertente, pode ocorrer uma depressão que ocasionará a modificação da posição do jato líquido.
OBJETIVO(S) DO ENSAIO
Plotar o gráfico referente à curva característica da lâmina líquida vertente a um vertedor (seção retangular com paredes delgadas e sem contração lateral) em função da vazão descarregada. Então, por fim, determinar o coeficiente de vazão que representa os limites mínimo e máximo da lâmina líquida sobre a soleira desse vertedor.
METODOLOGIA E FUNDAMENTAÇÃO TÉORICA
O vertedor deverá ser instalado na saída do canal, o qual deverá ser mantido com suave declividade. Então, determinar a leitura do nível d´água à montante do vertedor com auxílio do limnímetro. Repetir a leitura até registrar cinco medidas.
O vertedor pode funcionar de duas diferentes formas. Quando operado em condições de descarga livre, o escoamento acontece livremente à jusante da parede do vertedor, onde atua a pressão atmosférica (Figura 14a). Esta é a situação que mais tem sido estudada e a mais prática para a medição da vazão, devendo por isso ser observada quando na instalação do vertedor.
A situação do vertedor afogado (Figura 14b) deve ser evitada na prática, pois existem poucos estudos sobre ela e é difícil medir a carga hidráulica H para o cálculo da vazão. Além disso, o escoamento não cai livremente à jusante do vertedor.
O vertedor deve ser instalado em seção precedida por um trecho retilíneo de canal, e o espaço sob a lâmina líquida deve ser mantida à pressão atmosférica. Para um vertedor assim instalado a vazão por ele descarregada pode ser calculada por:
Em que Cd é o coeficiente de vazão, apresentado por Francis (1905), e pode ser calculado por:
	Em que P é a altura da soleira do vertedor. Quando P/h > 3,5 pode-se utilizar a equação prática:
	(Cd = 0,622)
Curva característica: h (m) X Q (m3/s)
O coeficiente médio de vazão (Cd) que caracteriza os limites mínimo e máximo da lâmina líquida (h) vertente à soleira é dado plotando-se os valores experimentais desses em função da vazão (Q) calculada. A curva característica é do tipo potencial e pode ser expressa pela seguinte relação:
Analogamente à equação hidráulica:	
Tem-se que:	y = Q;	x = h;	a e b = constantes.
Logo:		;	b = 3/2
Desta forma, o coeficiente de vazão é dado por:		
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Dados e resultados experimentais:
Dados:	g = 9,8 m/s2; P = 15 cm; L = 10,5 cm
Plan1
	MEDIDAS	h (m)	P/h	Cd	Q (m3/s)
	1	11	1.3636	0.6436211538	727.6883347831
	2	7	2.1429	0.77490000	444.752908229
	g=	9.8	P=	15	L=	10.5