04 08 2017 Vertedores

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UNICEUB – Centro Universitário de Brasília
Graduação em Engenharia Civil
Disciplina: Hidráulica (com laboratório)
Vertedores
Prof.: Wendy F. Ataide
Brasília, 04 de agosto de 2017
Vertedores ou vertedouros
▪ Dispositivos utilizados para medir e/ou controlar a vazão 
em escoamento por um canal;
▪ Orifício de grandes dimensões no qual foi suprimida a 
aresta do topo;
▪ A parte superior da veia líquida se faz em contato com a 
pressão atmosférica;
▪ Parede, dique ou abertura de determinada forma 
geométrica sobre a qual um líquido escoa;
▪ Perpendicular a corrente eleva o nível d’água à montante.
Vertedores ou vertedouros
▪ São estruturas relativamente simples mas de grande 
importância prática devido a sua utilização em construções 
hidráulicas, como sistemas de irrigação, estações de 
tratamento de água e esgoto, barragens, medição de vazão 
em córregos, controle do escoamento em galerias e canais.
Vertedores ou vertedouros
Vertedores ou vertedouros
Vertedores ou vertedouros
Vertedores ou vertedouros
Vertedores ou vertedouros
Vertedores ou vertedouros
Vertedor retangular com contração
L = largura do vertedor, dimensão da soleira através da qual há o escoamento;
H = carga sobre a soleira;
p = altura do vertedor.
Classificação dos vertedores
1. Forma
(a) simples (retangulares, trapezoidais, triangulares, 
circulares);
Classificação dos vertedores
1. Forma
(b) compostos 
(seções 
combinadas).
Classificação dos vertedores
2. Altura relativa da soleira
(a)vertedor completo ou livre (p>p’);
(b)vertedor incompleto ou afogado (p<p’);
Classificação dos vertedores
3. Natureza da parede
(a)vertedor em parede delgada, e < 2.H/3;
(b)vertedor em parede espessa, e > 2.H/3;
Classificação dos vertedores
4. Largura relativa
(a)vertedor sem contrações laterais, (L = B);
(b)vertedor com contrações laterais, (L < B).
L = largura do vertedor;
B = largura do rio.
Vertedores retangulares de parede 
delgada (fina) sem contração
Placa delgada, com soleira horizontal e biselada, 
instalada perpendicularmente ao escoamento, 
ocupando toda a largura do canal (sem contrações 
laterais) e com o espaço sob a lâmina vertente 
ocupado com ar à pressão atmosférica.
Vertedores retangulares de parede 
delgada (fina) sem contração
Orifícios de grandes dimensões
ℎ1 = 0; ℎ2 = 𝐻
𝑄 =
2
3
. 𝐶𝑑 . 𝐿. 2. 𝑔. ℎ2
3/2 − ℎ1
3/2
𝑄 =
2
3
. 𝐶𝑑 . 2. 𝑔. 𝐿. 𝐻
3/2
𝑄 = 𝐾. 𝐿. 𝐻3/2𝐾 =
2
3
. 𝐶𝑑 . 2. 𝑔
Vertedores retangulares de parede 
delgada (fina) sem contração
𝑄 = 𝐾. 𝐿. 𝐻3/2 𝐾 =
2
3
. 𝐶𝑑 . 2. 𝑔
𝑃𝑎𝑟𝑎 𝐶𝑑 = 0,623 𝐾 =
2
3
. 0,62. 2.9,8 = 1,838
𝑄 = 1,838. 𝐿. 𝐻3/2
Calculo da vazão
Fórmula de Francis, para Cd = 0,623.
𝑄 = 1,838. 𝐿. 𝐻3/2
𝑄 = 1,838. 𝐿. 𝐻3/2
Para os vertedores 
com largura menor 
ou maior que um 
metro, multiplicam-
se os valores da 
vazão pela largura 
real, em m.
Calculo da vazão
Fórmula de Weissbach (considerando a 
velocidade de aproximação da água).
𝑄 =
2
3
𝐶𝑑 . 𝐿. 2. 𝑔 𝐻 + 𝛼
𝑉2
2. 𝑔
3/2
− 𝛼
𝑉2
2. 𝑔
3/2
𝛼 = 𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝐶𝑜𝑟𝑖𝑜𝑙𝑖𝑠, 𝑣𝑎𝑟𝑖𝑎 𝑑𝑒 1,0 𝑎 1,66, 𝑓𝑎𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒ç𝑎𝑜 𝑑𝑎
𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 𝑐𝑖𝑛𝑒𝑡𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑒𝑣𝑖𝑑𝑜 𝑎 𝑣𝑎𝑟𝑖𝑎ç𝑎𝑜 𝑑𝑎 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒.
Influência da velocidade de chegada da água
▪ Quando a velocidade de chegada da água é elevada;
▪ Trabalhos que requer grande precisão.
𝑄 = 1,838. 𝐻 +
𝑉2
2. 𝑔
3/2
−
𝑉2
2. 𝑔
3/2
Influência das contrações (quando L < B)
𝑄 = 1,838. 𝐿′. 𝐻3/2
𝐿′ = 𝐿 − 0,1. 𝐻 ⇒ 𝑝𝑎𝑟𝑎 1 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑎ç𝑎𝑜
𝐿′ = 𝐿 − 0,2. 𝐻 ⇒ 𝑝𝑎𝑟𝑎 2 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑎ç𝑜𝑒𝑠
Vertedor trapezoidal de Cipolletti
𝑄 = 𝑄2 + 2. 𝑄1
▪ Para compensar
o decréscimo da
vazão devido às
contrações;
▪ Talude 1:4.
Influência da forma da veia
▪ Lâmina deprimida, o ar é arrastado pela água formando
vácuo;
▪ Lâmina aderente, não há a formação de vácuo;
▪ Lâmina afogada, o nível da agua à jusante é superior ao
da soleira.
vácuo
Vertedor triangular
▪ Maior precisão;
▪ Para pequenas vazões;
▪ Geralmente feito em chapas metálicas;
▪ Lados iguais (isósceles), com 90º.
Vertedor triangular
Vertedor triangular
𝑄 = 1,4. 𝐻5/2 ⇒ 𝐹ó𝑟𝑚𝑢𝑙𝑎 𝑑𝑒 𝑇ℎ𝑜𝑚𝑝𝑠𝑜𝑛
𝑄 = 𝑣𝑎𝑧𝑎𝑜,𝑚3/𝑠 𝐻 = 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎,𝑚
𝐻
Vertedor triangular
𝑄 = 1,4. 𝐻5/2
Exercício 1
Calcular a vazão através de um vertedor retangular de 
parede delgada, de largura igual a 50 cm, altura da soleira 
igual a 1,00 m, instalado na parte central de um canal 
com largura de 1,20 m, quando a carga for 35 cm e o 
coeficiente de descarga 0,63.
Exercício 2: (12.2 livro Rodrigo Porto): vertedor triangular 
com ângulo de abertura de 90º descarrega água com uma 
carga de 0,15 m em um tanque, que possui no fundo três 
orifícios circulares de parede delgada, com 40 mm de 
diâmetro. Na condição de equilíbrio, determine a vazão e a 
profundidade da água no tanque.
Exercício 3: (Exercício 12.5 livro Rodrigo Porto): A estrutura 
mostrada na figura é constituída por um tubo de concreto, de 
0,30 m de diâmetro e 3,0 m de comprimento, e por um vertedor 
retangular, de parede fina, com largura da soleira igual a 0,50 m 
e soleira na cota 0,80 m. A estrutura encontra-se na parte final de 
um canal retangular de 1,0 m de largura, junto ao fundo, e 
descarrega livremente. Determine: 
a) a máxima vazão descarregada quando o vertedor ainda não 
entrou em operação;
b) a cota do nível d’água no canal quando a vazão de chegada 
for igual a 0,30 m3/s.