CCET148 - Hidru00E1ulica Geral - 2014-2 - Orifu00EDcios

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HIDRÁULICA GERAL
Curso de Engenharia Civil
UFAC - 2014-2
MEDIÇÃO DE VAZÃO UTILIZANDO ORIFÍCIOS 
BOCAIS E VERTEDORES
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1- FORONOMIA (ESTUDO DO ESCOAMENTO 
ATRAVÉS DE ORIFÍCIOS)
Definição de orifício: abertura ou perfuração por onde 
se escoam os líquidos, tendo as seguintes 
características:
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1- FORONOMIA (ESTUDO DO ESCOAMENTO 
ATRAVÉS DE ORIFÍCIOS)
Definição de orifício: abertura ou perfuração por onde 
se escoam líquidos, tendo as seguintes características:
-tem forma geométrica definida; 
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1- FORONOMIA (ESTUDO DO ESCOAMENTO 
ATRAVÉS DE ORIFÍCIOS)
Definição de orifício: abertura ou perfuração por onde 
se escoam líquidos, tendo as seguintes características:
-tem forma geométrica definida; 
- o perímetro é fechado; 
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1- FORONOMIA (ESTUDO DO ESCOAMENTO 
ATRAVÉS DE ORIFÍCIOS)
Definição de orifício: abertura ou perfuração por onde 
se escoam líquidos, tendo as seguintes características:
-tem forma geométrica definida; 
- o perímetro é fechado; 
- a abertura está situada na parede de um reservatório, 
tanque, canal ou encanamento; 
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1- FORONOMIA (ESTUDO DO ESCOAMENTO 
ATRAVÉS DE ORIFÍCIOS)
Definição de orifício: abertura ou perfuração por onde 
se escoam líquidos, tendo as seguintes características:
-tem forma geométrica definida; 
- o perímetro é fechado; 
- a abertura está situada na parede de um reservatório, 
tanque, canal ou encanamento; 
- a abertura está abaixo da superfície livre do líquido; 
em geral; 
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1- FORONOMIA (ESTUDO DO ESCOAMENTO 
ATRAVÉS DE ORIFÍCIOS)
Definição de orifício: abertura ou perfuração por onde 
se escoam líquidos, tendo as seguintes características:
-tem forma geométrica definida; 
- o perímetro é fechado; 
- a abertura está situada na parede de um reservatório, 
tanque, canal ou encanamento; 
- a abertura está abaixo da superfície livre do líquido; 
em geral; 
- o recipiente é alimentado de maneira contínua, tal que 
o nível de líquido permaneça constante. Em certos casos 
o nível é variável;
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CLASSIFICAÇÃO DOS ORIFÍCIOS
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CLASSIFICAÇÃO DOS ORIFÍCIOS
Quanto à forma geométrica: circulares, retangulares, 
triangulares, etc. 
Orifícios mais utilizados: CIRCULARES E 
RETANGULARES
d é a maior dimensão vertical do orifício
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CLASSIFICAÇÃO DOS ORIFÍCIOS
Quantos às dimensões relativas: pequenos ou grandes;
d  h/3 => orifício de pequenas
dimensões;
d > h/3 => orifício de grandes
dimensões.
d (maior dimensão vertical)
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CLASSIFICAÇÃO DOS ORIFÍCIOS
Quanto às condições das bordas (extremidades da 
superfície): em parede delgada e em parede espessa;
e < d orifício de parede delgada ou 
de borda viva ou biselada
e  d orifício de parede 
espessa, funciona como bocal.
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MEDIÇÃO DE VAZÃO ATRAVÉS DE ORIFÍCIOS 
DE PAREDE DELGADA
Em 1: velocidade é muito menor que 
em 2  a área em 1 é muito maior 
que a área em 2 (grandes 
reservatórios: a1 ≥ 10a2).
A pressão absoluta é a atmosférica, 
logo a efetiva é nula.
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MEDIÇÃO DE VAZÃO ATRAVÉS DE ORIFÍCIOS 
DE PAREDE DELGADA
z1 + p1/g + V1
1/2g = z2 + p2/g+ V2
2 /2g 
mas z1= h e z2 = 0; p1= p2= p0
V2 é denominada de velocidade teórica, 
pois não considera a perda de carga que 
ocorre no orifício.
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Em 2: o líquido sofre o fenômeno denominado “vena contracta”, 
isto é, diminuição da área de saída do fluido:
“vena contracta” 
A “vena contracta” ocorre 
devido à mudança de direção 
do fluxo e à perda de carga no 
orifício.
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Em 2: o líquido sofre o fenômeno denominado “vena contracta”, 
isto é, contração da área de saída do fluido:
Onde: 
ac – área da “vena contracta”
a - área do orifício
Cc = coeficiente de contração de área
Cc = ac / a
ac = Cc . a
Valor usual de Cc= 0,62
“vena contracta” 
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Em 2: o líquido sofre o fenômeno denominado “vena contracta”, 
isto é, contração da área de saída do fluido:
Como há mudança de fluxo e perda de 
carga, haverá também diminuição da 
velocidade:
Vc – velocidade da “vena contracta”
V - velocidade teórica no orifício
Cv = coeficiente de velocidade
Cv = Vc / V
Vc = Cv . V
Valor usual de Cv= 0,985
“vena contracta” 
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Em 2: o líquido sofre o fenômeno denominado “vena contracta”, 
isto é, contração da área de saída do fluido:
Como há diminuição da área de saída e de velocidade, 
consequentemente, haverá variação da vazão Q:
Q = ac * Vc
mas, ac = Cc . a ; Vc = Cv . V
Então,
Q = Cc . a *Cv . V
Q = Cc . Cv * a . V
Q = Cd * a . V
Cd = coeficiente de descarga
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Reservatório de nível variável
Rebaixamento do nível do líquido no reservatório => variação 
contínua da carga hidráulica => tempo para o esvaziamento 
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Reservatório de nível variável
Rebaixamento do nível do líquido no reservatório => variação 
contínua da carga hidráulica => tempo para o esvaziamento 
Q = Vol / t (volume/tempo)
Vol = Q * t; Vol = Área * altura.
Então, para uma variação dh/dt, tem-se:
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Reservatório de nível variável
Rebaixamento do nível do líquido no reservatório => variação 
contínua da carga hidráulica => tempo para o esvaziamento 
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Reservatório de nível variável
Rebaixamento do nível do líquido no reservatório => variação 
contínua da carga hidráulica => tempo para o esvaziamento 
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Reservatório de nível variável
Rebaixamento do nível do líquido no reservatório => variação 
contínua da carga hidráulica => tempo para o esvaziamento 
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Reservatório de nível variável
a - área do orifício;
A - área da superfície no reservatório;
h1 - carga inicial;
h2 - carga após um tempo decorrido do 
início do esvaziamento;
h - h1-h2 (carga restante sobre o orifício);
t - tempo para o esvaziamento (s).
Com o rebaixamento do nível do líquido no reservatório, 
tem-se uma variação contínua da carga hidráulica no 
decorrer do esvaziamento. O que interessa é determinar o 
tempo necessário para o esvaziamento completo.
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Exercícios:
1) A água escoa por um orifício de seção circular com 6 cm de 
diâmetro, em parede delgada, sob a altura de carga igual a 5 m. 
Determinar a vazão que passará por este orifício e o tempo de 
esvaziamento total se o recipiente for cilíndrico w possuir 1 m de 
raio.
2) Na "vena contracta" que escoa por um orifício de 50 mm de 
diâmetro, em parede delgada, a velocidade média real é de 13,83 
m/s, sob a altura de carga de 10 m.
Pede-se:
I) determinar o coeficiente de velocidade;
11) calcular os coeficientes de contração e de descarga,
sabendo que a vazão é de 17 litros/s.