Aula 27 - Veterdores - Parte IV

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Hidráulica II – 6CIV039
Aula 27:
Vertedores – Parte IV
Vertedor de parede espessa
Prof. Caio Victor Lourenço Rodrigues
2014
Prof. Caio Rodrigues 2
1. Definição;
2. Revisão – Energia canais;
3. Vertedor como medidor de vazão;
4. Determinação do valor de Cd;
5. Revisão – Hidrometria;
6. Exercícios.
Hidráulica II
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1. Definição
Natureza da parede (comprimento do vertedor):
• Delgada: e < 2/3 H
• Espessa: e > 2/3 H
e
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Quando a carga for grande:
0,4 e < H < 1,5 e
 Vertedor é considerado estreito;
 Escoamento curvilíneo;
 Escoamento sobre a soleira não é crítico;
 Não é ideal para medir vazão.
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q = Q/B constante
ΔZ = elevação no nível do fundo
E1 = E2 + ΔZ 
2. Revisão – Energia em canais
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Situação I: Aumento de ΔZ. Do ponto A (y1) para ponto
B (y2).
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Considerando escoamento fluvial:
• y1 e y2 são maiores que yc;
• y1 > y2;
• A altura da linha d´água diminui.
Considerando escoamento torrencial:
• y1* e y2* são menores que yc;
• y2* > y1*;
• A altura da linha d´água aumenta.
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Situação II: Aumento maior de ΔZ (ΔZ > ΔZc)
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Mesma resposta tanto para escoamento fluvial, quanto
torrencial:
• Linha de energia E2, tangenciará ponto C (E2=EC);
• ΔZ = ΔZc;
• Haverá ainda condução de vazão;
• Ponto limite.
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Situação III: Aumento maior de ΔZ, do ponto A para
ponto B, até atingir o ponto C.
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Considerando escoamento fluvial:
• y1 irá crescer, virando y1+;
• Até y2 = yc;
• E1+=Ec + ΔZ+;
• Aparece uma curva de remanso à montante;
• O escoamento na transição se torna crítico;
• O escoamento a jusante se torna torrencial;
• Há um ressalto hidráulico, e posteriormente o canal se
equilibra com a nova energia, voltando a situação inicial.
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Considerando escoamento torrencial:
• Formação do ressalto hidráulico à montante da
transição;
• Há grande perda de energia;
• Não é possível calcular a energia pelo gráfico “y” x ”E”.
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3. Vertedor como medidor de vazão
• O escoamento em cima da soleira deve ser crítico;
• Para isso, alterar as condições a montante:
ΔZ > ΔZc
• A Q é determinada pela equação da energia;
• e > 3H, por que?
Comprimento mínimo para linhas de fluxo serem
paralelas;
A distribuição de pressão é hidrostática.
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• Vertedor deve ser livre;
• O bordo do vertedor deve ser arredondado;
• Desconsiderar a carga cinética de aproximação.
H = Eୡ = 32 yୡ = 32 qଶg ଵ ଷ⁄ = 32 Q b⁄ ଶg ଵ/ଷ
Q teórica = 1,704 × b × Hଷ ଶ⁄
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Q real = 1,704 × Cd × b × Hଷ ଶ⁄
Q teórica = 1,704 × b × Hଷ ଶ⁄
Q real = 1,550 × L × Hଷ ଶ⁄
Equação de Lesbros:
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4. Determinação do valor de Cd
• Determinado experimentalmente;
• Entretanto, há divergências entre autores;
• Valor em função:
 H/P;
 H/e;
 Rugosidade da soleira (crista);
 Ângulo de bordo (vivo ou arredondado).
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Valores de Cd para vertedor retangular de parede 
espessa. Porto (2006) adaptado de King (1954).
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• H fixo: aumento de L, redução do valor de Cd;
• Efeito da rugosidade;
• Para aresta arredonda, aumentar valor de Cd em 10%.
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5. Revisão - Hidrometria
Medidores de vazão:
1. Orifícios – Placa de orifício;
2. Medidor Venturi;
3. Redução na largura do canal – calha Venturi;
4. Elevação do fundo de canal (vertedor soleira
espessa e delgada);
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ۿ = ૛
૜
۱܌.ۺ. ૛܏. ۶૜/૛
ۿ = ૚,ૡ૜ૡ.ۺ.۶૜/૛
ۿ = ૚,ૡ૜ૡ. (ۺ − ૙,૚.ܖ.۶) ۶૜/૛
ۿ = ૚,૝૙.۶૞ ૛⁄
ۿ = ૚,ૡ૟૚.ۺ .۶૜ ૛⁄
Francis
Thomson
Cipoletti
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6. Exercícios
01) Calcular a vazão da água que escoa sobre a crista de
uma barragem, quando o nível da água atingir 30 cm
acima da sua crista. Considerar que a soleira é espessa,
plana e com 3,0 m de largura.
Q = 0,24 m³/s
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02) Calcular a vazão da água que escoa sobre a crista de
uma barragem, quando o nível da água atingir 1,0 m
acima da sua crista. Considerar que a soleira é espessa,
plana e com 50 m de largura. Considerar Cd = 0,525.
Q = 77,5 m³/s
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03) Calcular a vazão de água através de um vertedor
retangular de parede delgada de 40 cm de largura,
considerando a existência de duas contrações laterais e
sabendo que a carga sobre a soleira é de 26 cm.
Desprezar a velocidade de aproximação da água e adotar
um Cd igual a 0,68.
L = 92,59 l/s
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04) Na instalação mostrada na figura, o vertedor é
triangular com ângulo de abertura igual a 90º e o tubo
de descarga é de concreto com entrada em aresta viva.
Determine o diâmetro do tubo de descarga.
D = 0,15 m
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Até a próxima aula!