Hidraulica Orificios e Bocais

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Hidráulica 
Eng. Davi Tadeu Borges Marwell 
Msc. Tecnologia Ambiental e 
Recursos Hídricos – UnB. 
Orifícios - Introdução 
 Aplicações em estruturas hidráulicas: 
 Projetos de irrigação 
 Eclusas de navegação 
 Bacia de detenção (Controle de cheias) 
 ETAs 
 Medições de vazão 
 Projetos hidroelétricos 
 Etc. 
 
 
Orifícios - Definição 
 Abertura de perímetro fechado, de forma 
geométrica defina (circular, retangular, etc), 
realizada na parede ou fundo de um 
reservatório ou na parede de um canal ou 
conduto em pressão, pela qual o líquido em 
repouso ou movimento escoa em virtude da 
energia cinética ou potencial. (Porto, 2001) 
Classificação dos orifícios 
 Forma geométrica 
 Circulares, retangulares, triangulares, etc. 
 Orientação do plano do orifício 
 Verticais, horizontais ou inclinados 
 Carga do orifício (H) 
 Pequenos (D < 1/3H) 
 Grandes (D > 1/3H) 
Classificação dos orifícios 
 Espessura da parede 
 Parede fina ou delgada 
 Parede grossa ou espessa 
Descarga livre em orifícios de 
parede fina 
 Contração do Jato 
 Seção contraída ou vena 
contrata 
 Orifício circular (aresta viva e 
diâmetro D) seção contraída 
situa-se a uma distancia de 0,5 
D da parede 
 Cc = Ac/A 
 Ac : área do jato na seção 
contraída 
 A : área do orifício 
 Cc = coeficiente de contração 
 Orifícios circulares de 
parede fina Cc médio = 
0,62 (varia com a carga e o 
diâmetro do orifício) 
 
 
 
Vazão descarregada 
 Válida para: 
 Orifícios de pequenas 
dimensões e paredes finas 
 Perda de carga 
Teoria dos grandes orifícios 
Orifícios afogados 
Contração incompleta do jato 
 Condição para contração 
completa do jato 
Escoamento sob carga variável 
 Aplicações na engenharia 
 Atenuação de cheias 
 Operação de eclusas 
 Operação de limpeza de 
decantadores de ETA 
2
1
)(
2
1 h
h
od
dh
h
hA
gAC
T
21
2
2
hh
gAC
A
T
od
Exemplo 12.2 (Porto,2001) 
 Determinar o tempo necessário para que a superfície livre do 
reservatório do lado direito se eleve em 2m. 
 Dados 
 Área do orifício igual a 0,5m2 
 Coeficiente de vazão, suposto constante, igual a 0,5 
Bocal cilíndrico externo 
 Bocal ou tubo adicional caracterizado por ter um 
comprimento L variando entre 1,5D e 5D 
gHAQ 282,0
L/D 0,5 1 1,5 2 2,5 3 5 
Cd 0,6 0,75 0,78 0,79 0,8 0,82 0,79 
Bocal cilíndrico interno 
 Comprimento entre 2D e 2,5D chamando de bocal de borda 
 Se comprimento do bocal for menor que 2D, Cd aumenta e tende ao Cd de 
orifícios de parede fina 
 Se o comprimento do bocal for maior que 2,5D a veia líquida toca as paredes do 
tubo e o Cd fica equivalente ao Cd de tubos aos tubos cilíndricos externos 
gHAQ 251,0
Tubo curto com descarga livre 
 Dependendo do comprimento da tubulação, não se pode 
desprezar as perdas na entrada e saída, bem como as 
perdas distribuídas e a carga cinética residual na saída 
 Na prática a divisão é feita considerando L/D 
 Se 1,5 ≤ L/D ≤ 5,0 → bocais 
 Se 5,0 < L/D ≤ 100 → tubos muito curtos 
 Se 100 < L/D ≤ 1000 → tubulações curtas 
 Se L/D > 1000 → tubulações longas 
 
gHACQ d 2
Tabela de Coeficiente de Descarga (Cd) 
Exemplo 12.3 (Porto, 2001) 
 A tomada d´água para o abastecimento de uma indústria é feita em um 
reservatório de grandes dimensões, através de uma tubulação de ferro fundido 
novo, rugosidade absoluta ε=0,25mm, comprimento, 30 m, diâmetro de 0,3m, 
sob carga de 0,70 m e descarregando livremente na atmosfera 
 Analise a capacidade de vazão da tubulação 
 A) tubulação longa, em que se desprezam as perdas de carga localizada e a carga 
cinética; 
 B) tubulação curta, considerando um coeficiente de perda de carga na entrada K=0,8, 
sem perda de carga na saída e levando em conta a carga cinética na saída da linha; 
 C) tubulação curta, considerando um comprimento equivalente na entrada tipo Borda, 
sem perda na saída e desprezando a carga cinética na saída; 
 D) Considerando um tubo curto, utilizando a lei de descarga dos orifícios, com 
coeficiente de descarga extraído da Tabela 12.4.